周晋杭
台州电业局修试工区 临海 317000
因电网容量增加和终端调整电压与补偿无功的需要，我局的110、220kV变电所，在低压侧一般都设计安装有电容器组。但是最近几年，不少变电所中都先后出现了电容器组不能正常投运的现象，我们对各变电所的电容器组进行了长期的跟踪分析后认为，电容器组差动保护用放电线圈的故障是引起电容器组不能正常投运的主要原因之一。
1 调查与分析
我局的电容器组采用电压差动保护，其放电线圈的一次侧与电容器的二个串联段并接，二次侧的2个线圈交叉连接1只差动保护电压继电器。它用来检测二段电容器电压U1、U2的差值，ΔU=U1－U2。在理想状态下，ΔU=0；但在实际运行中，ΔU是不会等于0，ΔU=U1－U2整定(U整定为差动保护继电器J的动作整定值)。如果运行中电容器等设备出现故障或运行情况异常，放电线圈的二次侧感应出的差值电压ΔU>U整定时，就会引起差动保护继电器J动作，使开关跳闸，从母线上切除故障电容器组，然而由于放电线圈自身问题，在二次侧也可能出现过大的差压，而引起保护误动。
我们对1997年11月以来不能正常投运的4个10kV和1个35kV电容器组，共15次故障进行故障分析统计(见表1)。
表1 故障分析统计
内容
次数
百分比％
电容器损坏，电容值变化，引起明显不平衡
1
6.67
放电线圈内部有短路，一次侧直流电阻失衡
1
6.67
常规试验项目数据正常，但差动保护仍误动作
13
86.67
由表中可见不明确故障率很高，由于差动保护直接接于放电线圈二次侧，因此我们把研究的重点放在放电线圈上。放电线圈接线原理图见图1。
根据1998年发布实施的电力系统行业标准，DL/T653－1998《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》中规定，对设备验收，试验人员一般只需进行绕组绝缘电阻和直流电阻的测量。但必要时，需要同时进行比差值测量(标准规定不超过±0.5％或±1％)，空载电流及励磁特性测量等试验项目。比差值、空载电流及励磁特性这些参数，可能会因为设备的运输颠波造成线圈松动、长期满负荷运行引起铁芯有剩磁、各种过电压冲击造成内部短路等原因，而发生变化;相应的，就可能引起线圈二次侧差压值超标，而导致差动保护误动。
(1)一、二次线圈间的电压比误差偏大
线圈L1、L2上的电压，在运行中一般是相等的。但如果二个线圈的一、二次侧的电压比出现了差异，相应会引起二次侧电压差值偏大。
(2)铁芯在运行电压下饱和，引起线圈伏安特性的非线性化
设备在35kV、10kV电压下长期运行，有可能会给铁芯造成剩磁，使铁芯饱和，引起线圈伏安特性的非线性化，继而导致线圈一、二次侧感应电压的严重不相等，引起二次侧电压差值的增大。
(3)放电线圈间的角差引起差动电压偏大放电线圈二次侧电压的相角取决于一、二次线圈之间的耦合系数。在放电线圈的内部构造中，特别是有两个独立铁芯的，因为线圈位置的不同，线圈间的电磁耦合系数也各有不同。即使二次侧的感应电压在数值上完全相等，但它们的相角差却有可能不为零。
2 制定对策和实施
针对以上可能引起放电线圈二次电压差ΔU增大的情况，我们提出了相应措施，以此来查找出试验数据超标，不合格的放电线圈。对不能正常投运的5个电容器组中的13个放电线圈增加了以下3个试验项目：(1)用变比电桥测量其一、二次间线圈电压比；(2)空载电流和伏安特性试验项目；(3)用示波器测量此角误差。经试验后的结果如表2所示。
表2 放电线圈试验情况统计表
项目
110kV沙北变
110kV温岭变
110kV路桥变
110kV太平变
220kV海门变
绝缘电阻
0
0
0
0
0
一次直流电阻
0
0
0
0
0
二次直流电阻
0
0
0
0
0
电压比
B相超标
0
C相超标
A相超标
C相超标
空载电流
0
0
C相明显偏大
0
0
伏安特性
0
C相在头部明显非线性化
0
A明显偏大
0
一二次角差
0
0
0
A相有明显角度差
0
备注
更换B相投运成功
更换C相投运成功
更换C相投运成功
更换A相后，仍不能正常投运
更换C相投运成功
注：图中的“0”代表正常
从统计表中可以看出，110kV太平变电所在更换了A相电压比超标的放电线圈后，投运仍失败。
根据分析ΔU并不是单单因为某一个因素，而是许多因素共同作用，在二次侧产生叠加的结果。
为此，我们采用了在放电线圈的一次侧加模拟运行电压(10/ kV=6.3kV)，在二次侧按差动继电器结线原理，接上电压表，直接进行读数的测量方法
对110kV太平变电所的电容器放电线圈采用这一新的方法进行了重新试验。试验结果非常令人满意，在试验中，发现了电容器组中的B相放电线圈，二次侧电压差值为8.5V，超过了保护整定值7.2V。在更换了一只差压值为5V的放电线圈后，该电容器组投运成功。
事实证明，新试验方法查找故障设备的能力明显提高。在1998年10月至今这一段时间里，对以后出现的3个电容器组出现不能正常投运的情况，采用了如上所述方法试验后，迅速查找出二次侧差压值超标的3个放电线圈。在更换了合格的设备后，电容器组正常投运。
可见对于出现问题的电容器组，在确认电容器电容量无明显变化、完好的情况下，我们建议对并联的放电线圈增加试验项目，在电容器组新安装进行交接试验时，也应增加此项目，以便迅速查找出性能不良的放电线圈。
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