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DLT1415-2015 高压并联电容器装置保护导则

DL/T14152015

组采用中性点不接地星形接线（单星形或双星开 时，可配置不平衡保护的后备保护。

6.2.1不平衡保护原理

QHS 6004-2004 测井拖撬组技术规范图2电容器装置的继电保护示意图

当电容器内部出现故障（如多个元件击穿、多个元件串联段击穿等）时，会引起电容器 串段间或臂间电容值的不平衡，当保护输出达到不平衡保护的整定值时，可以报警或切险 器装置。

6.2.2电容器组不平衡保护分类

常用的电容器组不平衡保护分以下四类： a） 单星形开口三角电压保护； b) 单星形电压差动保护（相电压差保护）； C 双星形中性线不平衡电流保护（中性线差流保护）； d）单星形桥式差电流保护（桥差保护）。 电容器组不平衡保护不能检测相间（开口三角电压保护）、臂间（中性线不平衡电流保护和桥式差 电流保护）、串段间（电压差动保护）的对称性故障。所以，对投运的电容器装置应定期测量电容值。

6.2.3单星形开口三角电压保护

单星形开口三角电压保护的原理接线如图3所示。电容器组每相各并接一台放电线圈，放电线 侧一相的首端与另一相的末端相连接，形成一个开口三角接线，开口处接电压继电器（YJ)。 单星形开口三角电压保护的原理：电容器故障引起三相电容不平衡，使得电容器组中性点电位 多，从而导致放电线圈二次电压的相量和（开口三角电压）不再等于零，而是输出一个不平衡电压

序电压）△U2，通过监测△U2实现对电容器组的

6.2.4单星形电压差动保护

DL /T 1415 2015

单星形开口三角电压保护原理接线图

单星形电压差动保护的原理接线如图4所示。每相电容器并联一台具有公共抽头的放电线圈，放电 线圈二次侧绕组的两个首端连接，两个末端接电压继电器（YJ)，三相的接线是一致的。该接线要求每 相电容器组有中间引出端，使用电压差动保护的集合式高压并联电容器或箱式电容器一般每相有三个出 线套管。

图4单星形电压差动保护原理接线图

单星形电压差动保护的原理：电容器故障引起两个电容器串段电容量之间的比例发生变化，从而使 得两电容器串段的分压比例发生变化，此时在放电线圈二次出现差压值△U2，通过监测这个差压值实现 对电容器组的保护。 注：放电线圈的两个一次绕组的电压分别与其所接两个电容器串段的电压相一致，但二次绕组额定电压是相同的， 例如100V

6.2.5双星形中性线不平衡电流保护

双星形中性线不平衡电流保护的原理接线如图5所示。在双星形的中性点之间串联一台电流互感器。 电流互感器二次侧接电流继电器（LJ）。 双星形中性线不平衡电流保护的原理：假设电源电压三相对称，当每一个星形接线中三相电容相等 时，中性点电位为零，电流互感器中无电流流过。当某一个星形接线中有电容器出现故障时，三相电容 就会不平衡，星形中性点电位就会产生偏移，电流互感器中有不平衡电流流过，通过监测这个不平衡电 流值实现对电容器组的保护。两个星形接线的电容器并联台数通常是相同的，也可以不同。

6.2.6单星形桥式差电流保护

C一电容器：TA一电流互感器：LJ一电流继电器

图5双星形中性线不平衡电流保护原理接线

单星形桥式差电流保护的原理接线如图6所示。每个桥的电容器分成4个臂，电流互感 电流继电器（LJ)。

注：图中画出一相，三相接线是相同的。

图6单星形桥式差电流保护原理接线图

图6单星形桥式差电流保护原理接线图

单星形桥式差电流保护原理：当某一个臂的电容器出现故障时，电桥不再平衡，电流互感器中流过 不平衡电流，通过监测这个不平衡电流值实现对电容器组的保护。设4个臂的电容值分别为C1、C2、 C.和 Ca，忽略电阻分量的影响，则电桥平衡的条件是 C·C=C,·C3。

6.3熔丝保护与不平衡保护之间的配合

当电容器发生贯穿性短路且短 不侯休 护为后备保护；当短路电流小于8倍熔断器额定电流或电容器元件逐段击穿而未发生贯穿性短路时，熔 断器和不平衡保护都是主保护

正常情况下内熔丝和不平衡保护均为电容器内部故障的主保护，在以下三种情况下起保护作用： a） 单个元件故障，内熔丝动作切除并隔离故障元件。当元件发生击穿，内熔丝不能可靠熔断且燃 弧时间大于不平衡保护动作跳闸整定时间（例如0.2s），不平衡保护就会动作，切除故障电容 器组，此时内熔丝保护是主保护，不平衡保护起后备保护的作用。 b）多个元件故障，熔丝动作，使得完好元件过电压超过允许值，不平衡保护动作，切除故障电容 器组。

c）内部引线间击穿或台架上电容器极对壳击穿故障，内熔丝不起作用，不平衡保护动作，切 障电容器组。

6.4不平衡保护计算公式

单星形接线电压差动保护一般用于中等容量的电容器组，如10kV电压等级5000kvar及以上容量的 电容器组、35kV电压等级20Mvar及以下容量电容器组和66kV电压等级20Mvar及以下电容器组。 电压差动保护接线分为对称和不对称两种。对称接线时，电压差动保护的两段电容器串段数相等， 其计算公式与开口三角电压保护的计算公式相同（见附录B的表B.1）。 不对称接线的电压差动保护，每相的两段电容器串段数不相等，通常只相差1个串段。本标准只考 虑相差1个串段的情况，即上、下两段的电容器串段数分别为N和N2（N2=N;+1)，保护按照故障发生 在串段数多的N，串段进行计算，其计算公式见附录B的表B.1

6.4.1.3中性线不平衡电流保护计算公式

中性线不平衡电流保护适用范围与电压差动保护相近，但所保护电容器组容量上限可以增大一些， 如增大至30Mvar。 中性线不平衡电流保护接线分为对称和不对称两种。对称接线时，每相中两个臂的电容器串、并数 相等。对称接线计算公式见附录B的表B.1。 不对称接线时，即两个星形的单台电容器串联数相等，并联数不等时，通常只相差1台。本标准只 考虑相差1台的情况，即双星中每相单台电容器并联数分别为Ma和Mb，M=M+1，每臂分为若干支路， 支路中电容器先并后串，原理接线图见图7。保护按照故障发生在单台电容器并联数为M的星形中进行 计算，不平衡输出电流等相关计算公式见附录B的表B.1。

单台电容器：TA一电流互感

图7不对称双星形中性线不平衡电流保护原理接线图

DL/T 14152015

公式的使用条件为：电容器组为双星形中性点不接地接线，每相单台电容器M并N串，故障 所示）单台电容器M.并；每臂分为多个支路，故障支路单台电容器M并，且先并联后串联。 空器中元件m并n串，且先并联后串联。

6.4.1.4桥式差电流保护计算公式

桥式差电流保护通常用于电压较高的大容量电容器组，如35kV和66kV电压等级、20Mvar以上容 量的电容器组，以及110kV的电容器组。 桥式差电流保护接线分为对称接线和不对称接线两类。对称接线时，四臂电容器串、并联数相等； 不对称接线时，四臂电容器串、并联数可能不等，每个臂中分若干支路，支路中电容器先并联后串联。 为满足电容器组的爆破能量必须小于单台电容器外壳耐爆能量（如全膜电容器组的爆破能量≤ 15kW·s）的要求，对称接线大容量电容器组中每个臂也可能分若干支路。如35kV、60Mvar的电容器 组，每臂分为2并联2串联和3并联2串联两个支路，此时爆破能量可用不对称接线方式的计算公式进 行计算。每臂单台电容器先并联后串联、不分支路时使用对称接线计算公式。两种接线方式的计算公式 分别如下： a）对称接线。桥式差电流保护对称接线方式，桥中四臂的电容值相等，其计算公式见附录B的表 B.1。 b）不对称接线。桥式差电流保护不对称接线方式，桥中四个臂的电容值可能不等，但对应臂的电 容值的乘积相等，即C·C4=C2·C3。接线原理图见图8，其计算公式见附录B的表B.1。 使用计算公式的条件如下：电容器组为单星形中性点不接地接线。每相单台电容器M并N串，故 障臂（如图8所示）电容器M并；每臂分为多个支路，故障支路电容器M并，且先并后串；故障电容 器所在臂（下桥臂）电容器N串。内熔丝电容器中元件m并n串，且先并联后串联。

台电容器：TA一电流互感器

图8不对称桥式差电流保护原理接线图

6.4.1.5内熔丝箱式电容器不平衡保护计算公式

2采用熔断器的无熔丝电容器组不平衡保护计

6.4.3.4桥式差电流保护计算公式

6.5不平衡保护的整定

DLW/T1415—2015

不平衡保护的整定原则如下： a）单台电容器承受的过电压不超过其额定电压的1.1倍。 适用于采用熔断器的无熔丝电容器组和内熔丝电容器组，且主要用于采用熔断器的无熔丝电容 器组。 b）故障电容器内完好元件的过电压不超过元件额定电压的（1.15～1.3）倍。 适用于内熔丝电容器组、集合式高压并联电容器组和内熔丝箱式电容器组。 c）无熔丝单台电容器中元件串联段的击穿段数达50%～70%时保护动作。 适用于不采用熔断器的无熔丝电容器组；也可用于采用熔断器的无熔丝电容器组，突发性的电容器 极间贯穿性故障由熔断器保护动作，撤出故障电容器，而发展性故障则由不平衡保护来承担，在电容器 未发展到极间贯穿性故障前撤出电容器组。这样可减少电容器外壳爆裂的风险。 无熔丝箱式电容器组（电容器元件先并联后串联）可参照执行，但有其不同的串联段击穿百分数的 要求。 注：对于已采用熔断器的内熔丝电容器组，使用内熔丝电容器组的整定原则。但新装的电容器装置不应采用该接线

DL/T1415 2015

6.5.2保护定值的灵敏系数

为了继电器能可靠动作，计算整定值必须考虑一个安全裕度，即定值设置时应考虑保护定值的 KM，整定值比不平衡保护输出值小一些，要求KM>1。

6.5.3初始不平衡输出

6.5.3初始不平衡输出

6.5.3.1初始不平衡的影响因素

不平衡保护整定需考虑初始不平衡输出的影响，由电容器装置参数允许偏差引起的初始不平衡输出 的因素主要有：相间电容偏差、串段间电容偏差、臂间电容偏差和测量设备的误差等。相间电容偏差主 要对开口三角电压保护有影响，对其他不平衡保护的影响很小；串段间电容偏差对电压差动保护有影响： 臂间电容偏差对中性线不平衡电流保护和桥式差电流不平衡保护有影响；测量设备的误差对四种不平衡 保护均有影响

电容器装置参数允许偏差引起的初始不平衡输出

由电容器装置参数充许偏差引起的初始不平衡输出值的估算如下： a 电容偏差引起的初始不平衡输出。对于四种不平衡保护接线方式，由电容偏差引起的初始不平 衡输出值的估算公式见表1。该值是近似计算值，一般可满足工程设计的要求。构架式电容器 组中电容器外壳接固定电位时，应考虑杂散电容对桥臂电容的影响。 b） 测量设备的误差引起的初始不平衡输出。测量设备的误差引起的初始不平衡输出取决于测量设 备的准确级和使用电流的范围。

表1电容偏差引起的初始不平衡输出值估算

6.5.3.3运行条件变化引起的初始不平衡输出

运行条件变化，如三相电源不对称或运行电压、电流的波动，会影响初始不平衡输出。这些因素会 使初始不平衡保护输出的实测值产生波动。 三相电源不对称主要影响电容器组开口三角电压保护的初始不平衡输出，具体如下： 一当相间电压幅值的偏差率为SU。时，则初始不平衡输出为SU。·UN； 2 现场实测初始不平衡输出值应与电容器装置参数偏差引起的初始不平衡输出计算值相对应，当现场 实测初始不平衡输出值明显超出计算值时，应分析原因并复核其与保护 间的配合

6.5.5不平衡保护整定值设置

6.5.5.1整定值设置

不平衡保护电压整定值（方均根值），V； 不平衡保护动作时输出电压值（方均根值），V，指开口三角电压保护或电压差动保护的不 平衡电压； 保护定值的灵敏系数

不平衡保护电流整定值（方均根值），A Io一一不平衡保护动作时输出电流值（方均根值），A，指中性线不平衡电流保护或桥式差电流保 护的不平衡电流； KLM一保护定值的灵敏系数。 Kv一般可取 1 1~1 3

6.5.5.2保护整定值与初始不平衡输出之间的配合

考虑保护整定值与初始不平衡输出配合时，应满足式（3）的要求，式中UBp或IBp应为综合 因素以后的初始不平衡输出。

Upz(pz)≥Kk: UBp(IBp)

UDz(lpz) 一不平衡电压（电流）整定值（方均根值），V（A）； UBp(Bp）初始不平衡电压（电流）值（方均根值），V（A)； Kk一可靠系数。 应用中一般控制不平衡保护动作跳闸时的输出值与由电容偏差引起的初始不平衡输出值的比值不 小于3。

6.5.5.3不平衡保护整定计算实例

不平衡保护整定计算实例参见附录（

6.6不平衡保护用设备

选用放电线圈兼作不平衡电压保护时应满足下列要求： a） 放电线圈的准确级应与保护定值及灵敏系数相配合，内熔丝电容器组一般可取0.5级，使用熔 断器的无熔丝电容器组一般可取1级。 b） 开口三角电压保护的三台放电线圈的误差特性应一致。放电线圈除接保护负载以外，不得再接 其他的负载。 c）电压差动保护用放电线圈的两个绕组的误差特性应一致

6.6.2 不平衡保护用电流互感器

选择电流互感器时应满足下列要求

DL/T1415—2015

DL/T 14152015

a）内熔丝电容器组不平衡保护用电流互感器的准确级宜取0.5级。

电流速断保护和过电流保

7.1延时电流速断保护和过电流保护整定计算

7.1.延时电流速断保护和过电流保护整定计算

使用过流保护时除满足DL/T584一2007的要求以外，还应符合下列规定： a）当过电流保护能起到电容器内部故障保护（单台电容器内部短路故障）的后备保护作用时，如 能避开合闸涌流的影响，时延可取小一些，如0.2s，以提高装置运行的安全性。当过电流保护 不能作不平衡保护的后备保护时，时延可取上限值，如1s。 b）对于每相单台电容器两个串段的电容器装置过电流保护整定值宜取1.4I，可作不平衡保护的后 备保护。 C 由于过电流保护主要用途是防止电容器过电流，所以整定值宜取下限值，如1.5IN d）宜采用反时限过电流保护。

8过电压保护和低电压保护

8.1过电压和低电压保护整定计算

过电压和低电压保护整定计算可参照DL/T584一2007的规定，

8.2使用过电压保护注意事项

电压保护注意事项 电压保护时，除满足DL/T584一2007的要求以外，还应注意同一母线有多组电容器时，应 多组电容器同时跳闸。 行需要，可以考虑满足电容器稳态过电压要求的分段过电压保护。 电压保护注意事项 电压保护时除满足DL/T584一2007的要求以外，还应注意电容器组所接母线为单电源供电 保护动作时间必须小于电源侧重合闸所需时间。

使用过电压保护时，除满足DL/T584一2007的要求以外，还应注意同一母线有多组电容器时，应 尽可能避免多组电容器同时跳闸。 如果运行需要，可以考虑满足电容器稳态过电压要求的分段过电压保护，

8.3使用低电压保护注意事项

8.4电容器装置保护整定计算

电容器装置保护整定计算汇总参见附录D。

8.5电容器装置保护整定计算的爆破能量校核

电容器装置结构上不仅应满足保护整定的要求，还应保证电容器组在故障条件下爆破 15kW·S。校核计算参见附录E。

对于谐波严重的电力系统中的电容器装置，宜设置谐波保护，并在以下三种情况下给出报警信号： a）谐波电压畸变率超过标准要求； b）谐波电流达到0.48IcN（对应合成电流1.2IcN，IcN为电容器组额定电流）； c）谐波电压峰值达到1.2~2Ucs（Uc为电容器组额定电压）。

电容器装置宜装设缺相保护

电容器装置宜装设缺相保护

A.1.1内熔丝电容器

溶丝电容器元件之间典型连接原理图见图A.1a)。

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A.1.2无熔丝电容器

丝电容器元件之间连接原理图分别见图A.1b）

图A.1单台电容器元件之间的典型连接原理图

集合式电容器各类型原理接线图如下： a）内单台先并联后串联，内单台中元件全并联连接，其原理接线如图A.2所示

a）电容器中内单台接线

b）内单台中元件接线

图A.2内单台先并联后串联，内单台中元件全并联的集合式电容器原理接线

b）内单台先并联后串联，内单台中元件也先并联后串联连接，其原理接线如图A.3所示。 c）每两台内单台先串联后再并联，内单台中元件全并联连接，其原理接线如图A.4所示。 d）内单台全并联，内单台中元件先并联后串联连接，其原理接线如图A.5所示。

）电容器中内单台接线

b）内单台中元件接线

图A.3内单台先并联后串联，内单台中元件先并联后串联的集合式电容器原

）电容器中内单台接线

b）内单台中元件接线

图A.4每两台内单台先串联后再并联，内单台中元件全并联的集合式电容器原理接线图

图A.4每两台内单台先串联后再并联QB/TX 0003S-2013 云南保山同心食品有限公司 油炸食用菌，内单台中元件全并联的集合式电容器原

b）内单台中元件接线

）电容器中内单台接线

图A.5内单台全并联，内单台中元件先并联后串联的集合式电容器原理接线图

图A.5内单台全并联，内单台中元件先并联后串联的集合式电容器原理接

有相同容量的6个臂（三相共箱），或2个臂（单相），每个臂中内单台先并联后串联，内单 中元件全并联连接，其原理接线如图A.6所示。

D）内单台中元件接线

GB 26505-2011 移动式道路施工机械 摊铺机安全要求a）电容器中内单台接线（画出一相）

A.6有相同容量的6个臂，每个臂中内单台先并联后串联 内单台中元件全并联的集合式电容器原理接线图