摘要： 不平衡电压保护是隔离电容器不对称故障的有效手段。该保护的设计是建立在电容器故障时中性点电压漂移的基础上。工程实践表明，在单星形不接地电容器发生单相断线时，该原理会导致电容器保护拒动。本文首先通过理论分析，指出传统的电容器不平衡电压保护存在原理性缺陷 ；然后提出基于负序电流的保护方案，该方案可以防止电容器发生断线故障时出现拒动现象。

0. 引言

电容器故障类型有两大类：一是指不正常的运行工况，可能对电容器的安全造成危害；另一种是指电容器装置内部故障 [1] 。电容器的保护是根据电容器内部及外部故障的特点而设，主要有过电流保护、不平衡电压保护、失电压保护和过电压保护、零序电压（电流）保护等。这些电容器故障保护方式对保护电容器起到了良好的效果。然而在一起电容器断线的特殊故障时电容器保护却“拒动”了，也未发出任何异常信号。本文就此次电容器断线故障保护“拒动”行为予以分析，提出改进建议和措施。

1. 故障现象

2010年1月8日，运行人员巡视110kV某变时，发现10kVⅣ段电容器940电容器组本体A相一次电缆与电抗器连接处有烧焦痕迹且已经断线。随后检查保护装置无任何保护报文和异常信号，进入装置采样菜单查看：三相母线电压大小正常，不平衡电压基本为0；A相电流显示基本为0，B、C两相电流大小正常。

2. 故障分析

该110kV变电站10kV电容器组接线方式为单星形不接地，其保护为南京电力自动化股份有限公司的PSC-641保护装置，配有过电流保护、零序过流保护、不平衡电压保护、低电压保护和过电压保护。由于电容器组为单星形不接地方式，故零序过流保护退出，其余保护均投入。为什么电容器组发生单相断线故障，不平衡电压保护未动作，也未有其它保护动作呢？

不平衡电压保护原理接线图如图1所示。电容器正常运行时，三相容抗对称， 3U 0 几乎为零。当任一相电容器组内部元件发生故障时，由于电容器三相容抗不平衡，中性点将发生位移，并出现不平衡电压 3U 0 。当不平衡电压 3U 0 大于整定值时，不平衡电压保护动作切除电容器组。

1. 建议改进措施

通过上面分析可知单星型不接地接线的电容器组发生断线故障，不平衡电压保护不能动作。因此有必要设置一种新的保护，在电容器断线故障时跳闸或发出信号。从上面的分析我们知道断线故障发生时，对于单星型不接地的电容器组，不会有零序电压及零序电流。但是，由于断线故障时中性点电压出现位移，电容器将出现负序电流，可以利用负序电流构成断线故障保护。由理论分析可知 [3] ：

I —— 电容器额定电流

因此，负序过流保护定值可按躲过正常运行时的不平衡电流整定，一般为 （ 0.1~0.2 ） I ，灵敏度按两相断线故障校验时可满足要求。时间按躲过电容器合闸涌流时间整定，一般可整定0.5秒 [1] 。对于微机保护来讲，增加负序电流保护不增加硬件开销，只要增加一段程序即可，实现简单易行。当然，负序电流保护仅针对单星型不接地的电容器组的断线故障。对于单星型接地或双星型接线的电容器组断线故障，可由零序过流保护或不平衡电压保护实现。

1. 结语

电容器断线故障比较少见，也不会对电容器造成损坏，但一旦发生又没有保护及时将其切除，其产生的负序电流会对反应负序分量的继电保护产生影响；当负序电流流过发电机时，会造成转子过热和绝缘损坏，影响发电机出力。况且在没有保护的情况下只能靠人工发现是不满足实际运行要求的。因此，当电容器发生断线故障时，应有保护将其切除。目前国内保护厂家还未有针对单星型不接地电容器组断线故障的保护，建议增加负序电流保护，以防止此类事故的再次发生。

参考文献：

[1] 张利生.高压并联电容器运行及维护技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

ZHANG Li-sheng. The O peration and M aintenance of T he H igh V oltage S hunt C apacitor[M].Beijing:China Electric Power Press,2006.

[2] 杨祺.坦尾变电站10kV电容器电压保护改造的原理分析[J].广东电力，2004，（3）：58-62. YANG Qi. The T heoretical A nalysis of T he V oltage P rotection U pdate on T he C apacitor in T he 10kV S ide of Tanwei Substation . Guangdong Electric Power, 2004，（3）：58-62.

[3] 刘万顺.电力系统故障分析[M].北京：中国电力出版社，1986. 

LIU Wan-shun . Power System Fault Analysis [M].Beijing:China Electric Power Press, 1986 .

作者简介：

曾锦松（1978-）男，工程师，主要从事继电保护维护工作