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并联电容器组中电容器损坏特征与过电压保护研究

作　者: 王永源
导　师: 陈皓勇；王文洪
学　校: 华南理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 并联电容器组击穿特征量中性线电流不平衡保护仿真计算
分类号: TM531
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

并联电力电容器组是现代交流电力系统的主要无功补偿装置。由于产品制造原因或设计、运行、维护不当造成严重的电容器损坏事故,会给电网带来巨大的损失。因此,研究电容器的故障特性以完善电容器的保护措施是十分有必要的。论文统计了广东电网东莞供电局2009年电容器的故障实例,并详细分析,研究了导致电容器故障的原因,并对实际使用中电容器的各种故障类型、各种厂家电容器的故障率、各种典型故障进行总结分析。同时,利用ATP-EMTP仿真软件,通过对并联电容器组的内部电容元件一串击穿进行仿真实验,确定电容击穿电流的仿真波形图以及故障相与非故障相电压的仿真波形图,并对其电容器击穿特征量进行分析。理论推导了双星型并联电容器组在损坏一串电容元件时中性线不平衡电流的变化规律。结合仿真计算结果,探讨了中性线电流不平衡保护的保护范围和整定值选取,为电容器组有效保护、快速动作提供保证。最后,根据研究结果,提出了有针对性的防止电容器故障措施,以提高电容器的运行投入率与延长使用寿命,从而提高电力系统运行的可靠性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 电力电容器概述  10-11
  1.2 无功补偿电容器对电力系统的重要性  11
  1.3 电力电容器损坏简介  11-12
  1.4 主要研究工作  12-13
第二章无功补偿电容器故障因素分析  13-18
  2.1 概述  13
  2.2 导致电容器故障的因素  13
  2.3 初期性故障与偶发性故障  13-14
  2.4 运行温度过高  14-17
    2.4.1 运行电压过高  14-15
    2.4.2 高次谐波引起过电流与危害  15-16
    2.4.3 开断电容器组引起操作过电压  16
    2.4.4 老化性故障  16-17
  2.5 本章小结  17-18
第三章并联电力电容器的故障统计  18-29
  3.1 并联电容器普遍出现的故障现象  18-19
    3.1.1 瓷套管及外壳渗漏油  18
    3.1.2 瓷绝缘表面放电闪络  18
    3.1.3 外壳鼓肚  18
    3.1.4 爆炸现象  18
    3.1.5 熔丝熔断  18-19
  3.2 东莞供电局2009 年电容器故障情况  19-20
  3.3 故障统计分析  20-28
    3.3.1 月故障率统计  20-22
    3.3.2 故障类型统计  22-24
    3.3.3 按生产厂家的统计  24-25
    3.3.4 电容器型号故障统计  25-27
    3.3.5 从投运到故障的间隔时间的统计  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章电容器内部一串电容元件击穿的仿真与监测  29-39
  4.1 内部一串电容元件击穿的特征分析  29-31
    4.1.1 电容器组  29
    4.1.2 并联电容器组的电气连接  29-30
    4.1.3 电容器一串电容元件击穿的特征量  30-31
  4.2 电容器一串电容元件击穿仿真研究  31-38
    4.2.1 电容器击穿的EMTP 仿真模型  31-32
    4.2.2 电容器击穿一串时的仿真计算  32-36
    4.2.3 电容器击穿元件的等效电阻与放电电流的关系  36
    4.2.4 仿真结果与监测装置记录的故障数据对比分析  36-38
  4.3 本章小结  38-39
第五章电容器内元件损坏后过电压分布与过电压保护  39-47
  5.1 电容器击穿一串电容元件后稳态电气量理论分析  39-42
  5.2 在EMTP 中电容器内元件损坏后仿真结果  42-45
  5.3 选取电容元件击穿的保护设定值  45
  5.4 本章小结  45-47
第六章预防电容器发生故障的措施  47-52
  6.1 根据故障因素制定的措施  47-49
    6.1.1 初期性和偶发性故障的应对措施  47
    6.1.2 运行温度过高的应对措施  47
    6.1.3 运行电压过高的应对措施  47
    6.1.4 过电流的应对措施  47-48
    6.1.5 高次谐波的应对措施  48
    6.1.6 操作过电压的应对措施  48
    6.1.7 老化性故障的应对措施  48-49
  6.2 根据实际故障统计制定的措施  49-51
    6.2.1 根据月故障率统计的措施  49
    6.2.2 根据故障类型统计的措施  49-50
    6.2.3 根据生产厂家统计结果的措施  50
    6.2.4 根据电容器型号统计的措施  50
    6.2.5 根据故障间隔时间统计的措施  50-51
  6.3 本章小结  51-52
结论与展望  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56

并联电容器组中电容器损坏特征与过电压保护研究

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