分散式保護測控裝置集保護、測量、控制等功能于一體，體積小而經(jīng)濟。近年來在35kv及以下電壓等級得到了廣泛應用。本文探討了110kv變電所中并聯(lián)電容器組的保護測控裝置配置方案。
1、并聯(lián)電容器組的接線
并聯(lián)電容器組通常根據(jù)電壓和容量的要求由多臺電容器串并聯(lián)組成。國內高壓并聯(lián)電容器組主要采用單星形接線或雙星形接線兩種方式，中性點非直接接地電網(wǎng)中星形中性點均不接地。限制涌流和抑止諧波用的串聯(lián)電抗器安裝位置由技術經(jīng)濟綜合比較確定。
江蘇電網(wǎng)近年來為進一步滿足電網(wǎng)電壓調整的要求，有了半容量投切電容器組的需求，從而新出現(xiàn)了圖1所示的組合接線。
圖1（a）中兩組半容量電容器共用一個斷路器，運行時可以根據(jù)需要投入半容量或全容量。與以往工程的接線相比，該接線在實際應用中更適應變電所無供補償容量，進一步滿足了電網(wǎng)電壓調整要求；與每組半容量電容器單獨使用一個斷路器的接線相比，該接線節(jié)省了投資和占地。
圖1（a）接線的缺點是，變電所的電容器組無法做到運行中的半容量投切，必須在全部斷開兩組半容量后，通過每組電容器本身的隔離開關合分操作，才能進一步實現(xiàn)半容量投切。這樣會短時出現(xiàn)母線電壓的較大波動，若對無功補償有苛刻要求的變電所而言難以接受。圖1（c）接線投資較大，但運行方式上最具有靈活性，半容量電容器組本身設有斷路器，適合就地或遠方遙控操作，可以實現(xiàn)運行過程中的半容量投切。
圖1（b）接線半容量電容器組僅設負荷開關，少數(shù)情況下也可以通過操作負荷開關實現(xiàn)運行中的投切，投資費用和占地均少于圖1（c）接線，但可靠性劣于后者。負荷開關選擇必須滿足分合大容性電流的要求。
以上組合接線除適用于有半容量需求的變電所外，在變電所擴建工程中，尤其是低壓側缺少備用間隔的情況下，將兩組電容器合用一個間隔也能起到效果，但有關設備參數(shù)需要核算。
2、并聯(lián)電容器組的保護配置
電容器擊穿乃至爆裂的事故時有發(fā)生，因而需要分析電容器的故障類型，進而配置合理的保護。
電力系統(tǒng)并聯(lián)電容器組的故障可大致分為兩類：一是電網(wǎng)異常運行工況對電容器組造成危害；二是電容器組的內部故障。針對上述故障需要配置相應的保護。電網(wǎng)異常工況的電容器保護配置主要有過電壓保護、失壓保護、引線短路保護、過負荷保護、單相接地故障保護等；并聯(lián)電容器組內部故障保護配置主要有不平衡電壓保護（單星形）、分相差壓保護、中性點不平衡保護（雙星形）。江蘇電網(wǎng)中單星形接線方式的大量并聯(lián)電容器組使用了分相差壓保護，雙星形接線方式的并聯(lián)電容器組廣泛應用了中性點不平衡電流保護。
3、分散式保護測控裝置
2002年以來，江蘇電網(wǎng)新建220kv變電所按無人值班設計，采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)控制、測量和遠動等功能。《江蘇省35~220kv變電所設計技術導則》中推薦變電所35/10kv側保護和測控裝置合一，因而集保護、控制、測量、遙信、以及與監(jiān)控后臺通信等功能于一體的分散式保護測控裝置，開始在江蘇電網(wǎng)35kv及以下電壓等級廣泛應用。分散式保護測控裝置的另一優(yōu)點是可就地安裝于高壓開關柜上，節(jié)省變電所屏位的同時，也節(jié)省了大量的控制電纜，從而減小了電流電壓和跳閘回路的負載。
采用分散式保護測控合一裝置給我們帶來了經(jīng)濟性，但不能因此降低對這些裝置的技術要求。相反，由于運行于與一次設備相鄰的高壓電磁環(huán)境，裝置的電磁兼容抗干擾性能和耐壓水平等必須提高到相當水平。保護和測控合一必須做到有機結合，不能僅側重某方面而忽視了其它方面。保護功能與測量控制功能應相對獨立，但通信功能和操作回路等可以一并考慮。例如保護裝置與監(jiān)控后臺通信不暢的情況，以及監(jiān)控裝置保護功能不健全的情況，這在江蘇電網(wǎng)少數(shù)變電所都出現(xiàn)過。
另外，分散式保護測控裝置屬于微電子產品，環(huán)境溫度對其工作影響較大，安裝于開關柜上宜使開關室溫度控制在0~40℃范圍，還應避免大幅度的溫差變化（每小時不宜超過±5℃）。
對圖1（a）（b）（c）中的三種新的組合接線方式，保護測控配置的原理方法與常規(guī)的單星形或雙星形接線并聯(lián)電容器組相同，不再贅述。但由于接線方式、設備數(shù)量及安裝位置的不同，實際配置又有所差異。
對圖1（a）（b）兩種組合接線，無論反映電網(wǎng)異常工況的保護，還是反映分回路電容器內部故障的保護，均應動作于總回路斷路器跳閘。反映過電壓或欠電壓的電壓取自母線tv，反映過電流的保護或選線電流取自總回路，這與常規(guī)接線的處理基本相同。但是電容器內部故障的保護應按照兩個分回路分別處理，類似于兩組電容器的保護。
對兩個分回路均采用不平衡電壓或電流的接線而言，幾個主要廠家的分散式保護測控裝置模擬采集量滿足要求，只要在軟件中對程序略做修改即可實現(xiàn)分回路兩組電容器的保護，因而仍可以僅配置一套裝置安裝于開關柜上。
但對兩個分回路均采用分相差壓的接線而言，所有廠家的分散式電容器保護測控裝置均不能在一套裝置中實現(xiàn)（采集量不滿足要求），因而必須配置兩套裝置，均安裝于高壓開關柜上。接線和使用中必須注重，過電壓、欠電壓，以及引線短路等保護應當僅使用一套裝置的功能，而內部故障保護則應當分別起用。
對圖1（c）組合接線，宜配置三套保護測控裝置，在總回路和分回路斷路器均適合開斷短路電流的情況下，分回路保護動作于跳分斷路器，總回路保護動作于跳總回路斷路器。當然，若分回路斷路器不適合開斷短路電流則必須動作于總回路斷路器跳閘；若分回路串聯(lián)電抗器設在中性點側則短路保護也應動作于總回路斷路器跳閘。該接線總回路保護可以不配置內部故障保護，其它總回路和分回路的各保護均應按要求完整配置。由于該接線方式下分回路通常也設有開關柜（如蘇州金橋變），因而將每套保護測控裝置安裝于相應開關柜即可。
圖1（a）（b）兩種組合接線中，斷路器操作回路僅需要設置一套，供保護跳閘和電容器投切用；圖1（c）組合接線的操作回路應當按斷路器分別設置。除圖1（a）（b）兩個分回路均采用分相差壓接線的情況外，其它情況下操作回路的設置均與上述保護配置方案一致。對兩個分回路均采用分相差壓接線而配置了兩套保護的非凡情況，由于僅有一臺斷路器，必須僅使用一套操作回路。建議采用過電壓和短路保護投用的那套裝置的操作回路，另一套裝置的操作回路必須停用并拆除有關接線以免產生衍生回路。
對采用計算機監(jiān)控的變電所來說，無論哪套分散式測控裝置采集的模擬量和遙信量均能有效送至后臺，因而要害是看總的模擬量和遙信量數(shù)量是否滿足要求。圖1（a）（b）接線的位置遙信量多于常規(guī)接線，圖1（c）接線模擬量和遙信量均多于常規(guī)接線，但僅有（a）（b）接線中僅配一套保護測控裝置的情況可能存在遙信量不足的問題，因為其它情況均有兩套以上裝置采集。對這種遙信量不足的情況，建議不必另外增配裝置，可以把個別遙信量改到有關公用單元采集，在后臺設置時注重將其歸為本電容器單元即可。
新建變電所中運行電容器的投切一般通過遠方遙控斷路器實現(xiàn)。圖1（b）的接線還存在通過負荷開關控制的情況。圖1（a）接線運行電容器的投切與常規(guī)接線相同，由后臺發(fā)遙控命令至分散式電容器保護測控裝置通過操作回路實現(xiàn)。江蘇變電所一般不考慮對負荷開關的遙控，為可靠起見，建議圖1（b）接線運行電容器也宜通過總回路斷路器投切，負荷開關僅供非凡情況使用。對圖1（c）的接線，上述的保護測控配置方案雖然能夠實現(xiàn)每臺斷路器分別遙控的功能，但實際使用時建議重點考慮一次設備因素。電容器“分”時可能引起重燃過電壓，“合”時可能引起高頻涌流，都會導致電容器和其它設備的絕緣損壞；真空斷路器操作壽命稍長，而sf6斷路器重燃概率低，因此應根據(jù)斷路器的情況選擇適合頻繁操作的遙控對象，避免發(fā)生以往某工程出現(xiàn)的設備爆炸事故。
4、結束語
電力系統(tǒng)新需求和新技術的出現(xiàn)給我們工程帶來了一些新的挑戰(zhàn)和應用方式。文中介紹的并聯(lián)電容器組的分散式保護測控應用技術今后將逐步成熟；提供的部分并聯(lián)電容器組合接線以及保護測控配置方案在江蘇電網(wǎng)某些變電所已開始采用。對這些接線和配置方案進行歸納和探討，有助于今后實際工程選擇合理的并聯(lián)電容器接線方式及二次設備配置方案。