趙希希

摘 要：影響電容器運行的因素主要有工作電壓，工作電流與諧波，環(huán)境溫度。本文分析了電容器常見的滲漏油現(xiàn)象，鼓肚現(xiàn)象，保護動作，爆炸，電容器溫度過高，電容器異常響聲等故障及其處理方式。提出了合理選擇電容器及其接線方式；保證合適的運行溫度，諧波控制；電容器要進行安全操作；加強巡視和檢查等電力電容器故障的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：電容器 故障 處理 預(yù)防對策

中圖分類號：TM531.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0103-02

電容器是電力系統(tǒng)中大量使用的一種設(shè)備，它的合理應(yīng)用關(guān)系著整個電網(wǎng)的安全，同時在保證輸電質(zhì)量的情況下，它的無功補償性質(zhì)可有效降低能量損耗、調(diào)節(jié)整條線路的電壓。日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中，電容器故障屢見不鮮。一方面由于電容器屬于損耗元件，長時間的工作導(dǎo)致結(jié)構(gòu)老化；另一方面主要是人為因素，操作不當加上電容器本身設(shè)計存在缺陷，導(dǎo)致其使用壽命非常短。因而，為保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行，有必要采取有效措施來應(yīng)對電容器的故障問題，從而提高電容器的工作效率和使用壽命。

1 影響電容器運行的因素

電容器除了生產(chǎn)質(zhì)量要過關(guān)以外，運行時還受到許多外界因素的影響，如電壓、電流以及外界溫度等。其中伴有閃電的陰雨天、人為地操作不當、運行方式的調(diào)整都會導(dǎo)致電壓忽高忽低，非常不穩(wěn)定；電流的變化一般是由于一些諧波的介入，導(dǎo)致線路中可用電阻的變化。電容器存在的故障問題，為工業(yè)生產(chǎn)和人身安全埋下了隱患。

1.1 工作電壓

工作電壓的不穩(wěn)定很大幾率導(dǎo)致電容器出現(xiàn)故障，尤其是電壓過大，超出一定范圍需要馬上斷開回路，否則會造成整個線路的癱瘓。

1.2 工作電流與諧波

工作電流的激增原因一般分為三種情況：一是線路電壓的升高或特殊負荷的接入，使得電容器的工作電流瞬間變大，超出承載范圍；二是一些諧波、非正常頻段波的介入，引起線路中出現(xiàn)過電流，對電容器損害非常大；諧波主要是由諧波電流源產(chǎn)生，一般在非線性設(shè)備上比較常見；三是由于基波過電壓和諧波過電流一起引發(fā)的電容器故障。

1.3 環(huán)境溫度

電容器的正常運行對外界環(huán)境要求比較嚴格，溫度不適中會引起不同級別的故障。電容器長時間的工作產(chǎn)生大量的熱，造成自身溫度過高，電容器內(nèi)部元件極有可能燒毀，造成線路癱瘓；而如果環(huán)境溫度太低，電容器內(nèi)的油的活性無法被激發(fā)，失去絕緣作用，輕易就被線路中的高壓電流所擊穿。

2 電容器常見故障分析及應(yīng)對策略

2.1 對滲漏油現(xiàn)象的分析及相應(yīng)處理

電容器是全密封設(shè)備，實際生產(chǎn)的不合格或者使用時沒有及時維修，很容易造成電容器密封不嚴的現(xiàn)象。而密封不牢固出現(xiàn)最普遍的故障就是滲漏油，使得油箱內(nèi)部的油質(zhì)量不純，絕緣能力大大減弱，危害極大。由于生產(chǎn)工藝的不完善，油箱焊縫和套管處的焊接不牢固，很容易造成油泄漏。

套管處螺栓和帽蓋的焊接屬于低強度式的機械焊接，施加的力稍微大些就會造成脫落；有的電容器采用硬母線連接的方式，使螺栓受力，溫度變化伴隨著受力情況也發(fā)生變化，很容易破壞零件之間的連接；另外搬運時操作不合適也會使焊縫開裂，例如直接提套管、運輸過程顛簸等。

為解決以上情況的發(fā)生，從而保證電容器和正常工作，檢修人員應(yīng)采取措施，加強管理，對不同滲漏問題提出針對性的策略。

2.2 鼓肚現(xiàn)象的分析及處理

電容器所有故障中，鼓肚現(xiàn)象屬于最為常見的一種。電容器工作時，溫度會發(fā)生很大的變化，設(shè)備內(nèi)部發(fā)生劇烈的物理變化，外殼很容易發(fā)生膨脹或收縮，這也實屬正常。但當內(nèi)部發(fā)生局部放電，絕緣油發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，箱內(nèi)氣壓升高，箱壁膨脹變形，形成明顯的鼓肚現(xiàn)象。鼓肚現(xiàn)象的發(fā)生主要是由于生產(chǎn)工藝不合格，一些內(nèi)部零件質(zhì)量差，電容器油起不到絕緣效果，另外工作場強要求嚴格，普通的車間生產(chǎn)很難達到標準，這樣生產(chǎn)出來的電容器，在實際應(yīng)用中，電極邊緣、拐角和引線與極板接觸處，場強和電流過大很容易擊穿熔絲或過熱燒傷絕緣。此外，過電壓很容易造成線路中的局部放電現(xiàn)象，對電容器損壞相當大。所以選取電容器一定要把好進貨關(guān)，避免因鼓肚而減少電容器的使用壽命。

2.3 保護動作及其處理

電容器的運行需要接入三相電，電容的不同很容易造成三相電流不穩(wěn)定，使電容器跳閘而斷開整個回路；一部分電容器采用的是熔斷器保護，一些故障的發(fā)生使熔斷器熔絲熔斷；人為操作不當，致使電容器產(chǎn)生過電壓，觸動保護保護裝置，跳開斷路器。因此，應(yīng)對不同情況的保護動作，可以采取相應(yīng)的處理辦法：

（1）電容器使用久了，電容值會發(fā)生改變，要派專業(yè)人員定期檢測與維修。

（2）為解決三相容量分配不均的現(xiàn)象，在安裝電容器組之前，對電容量要進行有效地計算，使三相誤差不超過某一相電容量的5%；裝有繼電保護的裝置，對運行電流都有一定的限制，最初調(diào)試時應(yīng)平衡電流誤差，減少保護裝置的運行次數(shù)；為避免類似情況的在發(fā)生，應(yīng)測量電容器極對外殼絕緣電阻，大小不應(yīng)不低于2000 MΩ。

（3）電容器只有在額定電壓下，才能最大限度發(fā)揮其功能。線路電壓過高、過低，電容器都達不到預(yù)定的效果，時間久了，還會造成電容器損壞，減少其使用壽命。

（4）采用熔斷器作電容器保護時，對熔體的材料選擇要慎重，一般熔體的額定電流不應(yīng)超出電容器額定電流的30%；高次諧波和涌流對電容器影響非常大，在上電容器上安裝串聯(lián)電抗器，可以有效解決類似問題。

2.4 爆炸的原因分析及處理

電容器外殼材料的機械韌度比較適中，承載能力有限，當電容器內(nèi)部極間游離放電，電容器極間被擊穿，殼內(nèi)能量瞬間升高，很容易沖破外殼造成爆炸。爆炸的能量源泉是并聯(lián)的電力電容器的放電電流。此時，保護裝置運行，避免引發(fā)線路中其他電容器的爆炸，引發(fā)一連串事故的發(fā)生。endprint

近年來，由于生產(chǎn)工藝上的完善，電容器很少出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。電容器配備相對應(yīng)電流的熔體，其安秒特性就會非常小，能量不足以沖破油箱。由于故障電流受到限制，星形接線的電容器組也很少發(fā)生爆炸現(xiàn)象。我們可以看出熔絲保護對電容器的正常運行有著很大的作用，只要其配置適當，安秒特性小雨爆裂特性，就能有效防止爆炸現(xiàn)場發(fā)生。另外，紙膜和全膜電容器的極間擊穿短路引發(fā)原因相同，但是工作原理卻是不同。局部放電后，絕緣紙在高溫下碳化，絕緣性能減弱，且會產(chǎn)生大量氣體，沖破油箱，發(fā)生爆炸。在高溫下，全膜電容器的薄膜開始熔化，兩端電極隔著薄膜家畜，不會產(chǎn)生放電和化學反應(yīng)，更不會引起爆炸，所以全膜電容器具有防爆功能。

2.5 電容器溫度過高的處理

很多原因都會導(dǎo)致電容器溫度過高而引發(fā)故障。其主要原因是由于線路電壓過高，造成高次諧波的流入，使電容器電流超過額定工作電流。另外，由于工作環(huán)境的限制，電容器介質(zhì)損耗、不斷老化，導(dǎo)致電容器溫升過高，進而影響其使用壽命。

一般來說，氣候變化和電容器工作效率的大小都會造成電容器室的環(huán)境溫度發(fā)生變化，應(yīng)在電容器高度的2/3處（散熱條件最差處）裝設(shè)溫度計，外殼處粘貼示溫蠟片，指派專門人員定期觀察，溫度異常時，采取必要的通風、降溫措施，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，保證電容器的正常運行。

2.6 電容器異常響聲及處理

假如電容器工作時發(fā)出特殊響聲，說明設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了故障。如運行時伴有“滋滋”聲，則表示極板尖端在放電。而“咕咕”聲是設(shè)備發(fā)出的危險警報，表明電容器外部或內(nèi)部有局部放電，極板馬上被擊穿，因此立即停止運行，查找原因。

處理類似問題時，應(yīng)首先斷開電源及電容器的上、下刀閘。對于有熔斷器的設(shè)備要先取下其熔絲管。然后比較重要的一步就是進行人工放電，損耗掉線路中殘余電荷。放電時，要嚴格遵循規(guī)定的操作流程，放電直至無火花和無聲音結(jié)束。最后，將接地線恢復(fù)到原位。

即使做到以上步驟也不能保證維修的絕對安全，因為電容器內(nèi)部斷線或熔絲熔斷，以及長時間工作造成的引線接觸不良都有可能引發(fā)電容器故障。而人工放電后電容器本身還有殘余電荷，不能輕易拆卸。所以，運行或檢修人員必須帶好絕緣手套在開始工作，用短路線短接的方法，卸載電容器殘留載荷。此外，必要時對串聯(lián)接線的其他電容器也要進行放電處理?？傊?，為避免施工的安全，造成不必要的損失，必須要把與電容器的電荷全部方盡。

3 電力電容器故障的預(yù)防措施

3.1 合理選擇電容器及其接線方式

單臺保護熔斷器在實際應(yīng)用中具有一定的限制性，不能及時開斷，加大了電容器的爆炸概率。在內(nèi)部故障發(fā)生時，單臺熔斷電容器觸發(fā)保護裝置后，熔斷電流自身的能量產(chǎn)生的氣體能使得電弧瞬間熄滅，斷開整個電路，完成保護工作。理論上講，只要故障電容器中熔斷器能夠成功開斷，油箱是不會爆炸的。但是由于電容器長時間的運行，滅弧管受潮發(fā)脹，熔斷器無法完成滅弧。此外還有生產(chǎn)工藝不當或安裝不合格，尾線容易被卡住，不能迅速彈出開斷電容器。

減少電容器故障發(fā)生的有效措施，除了安裝保護裝置之外，合理的接線方法也算是一個好辦法。電容器組的接線方式有很多種，可分為雙星形接線、單星形接線、角形接線等。其中雙星形接線在實際應(yīng)用中比較普遍，而且能夠最大限度防止故障的產(chǎn)生。對比星形接線和角形接線，電容器組進行角形接線，必須承受來自線路中的線電壓，發(fā)生故障時，三相被擊穿形成短路，之間的電流過大，能量驟升，沖破油箱的束縛，發(fā)生爆炸；而電容器采用星形接線，其中一相被擊穿時，另外兩相可以起到調(diào)節(jié)作用，限制電流，采用星形接線且中性點不接地的方式，不僅方法簡單，可控性強，不受其他因素的干擾，是應(yīng)對內(nèi)部故障的一種有效解決方法。

3.2 保證合適的運行溫度，諧波控制

（1）電容器的標準工作溫度是-50℃～+55℃之間。對于我國大部分地區(qū)，電容器主要會由于溫度過高引發(fā)故障。因此，應(yīng)隨時監(jiān)視和控制電容室內(nèi)的溫度，優(yōu)化其工作環(huán)境，加強通風，降低室內(nèi)溫度，避免由于負荷過大造成短路或者爆炸。

（2）我國電容器安裝規(guī)定：電容器正常運行時，電流不得超過額定電流的30%。但是隨著信息化時代的發(fā)展，電網(wǎng)中存在越來越多的諧波，很容易引起電容器的電流過大。目前，為有效控制諧波，人們經(jīng)常在回路中裝設(shè)適當參數(shù)的阻尼式限流器或串聯(lián)電抗器來避免諧波的干擾。必要時，可在電容器上串聯(lián)適當?shù)母行噪娍箒矸乐惯^電流的產(chǎn)生。

3.3 電容器要進行安全操作

（1）在線路停電和全線復(fù)送電時，要按規(guī)定的步驟對電容器進行操作，電容器開關(guān)和各路出線開關(guān)的操作順序不能亂，停電時應(yīng)先斷電容器，后斷開各線路；復(fù)送電時，先合各線路，再合電容器。

（2）全線出現(xiàn)事故停電時，應(yīng)保持電容器的處于關(guān)閉狀態(tài)。

（3）電容器斷路器跳閘后，沒查明故障原因不得強送電，如果熔絲損壞，不得更換熔絲送電。

（4）電容器放電時，一定要放盡，至少應(yīng)放電3 min。合閘后如果線路存在大量電荷，強大的電流沖擊很容易引起爆炸。

（5）為了檢查、修理的需要，維修人員一定要帶絕緣手套，避免接近電容器時，對人生安全造成威脅。

3.4 加強巡視和檢查

對運行中的電容器組應(yīng)進行日常巡視檢查，排除設(shè)備故障和安全隱患。在發(fā)生熔絲熔斷、斷路器掉閘等現(xiàn)象后，要及時報告上級，進行斷電維修，必要時更換設(shè)備。

（1）變電站的工作人員要擔負起責任，堅持電容器組的日常巡視檢查，做好相應(yīng)的維修工作。針對電容器受溫度影響較為嚴重這一特點，夏季的巡視工作安排在中午進行，其他季節(jié)可在電網(wǎng)電壓最高時進行；如果一些必要的檢查需要斷電，可以和業(yè)主協(xié)商進行短時間停電。實際檢查時，首先觀察有無漏油的痕跡，電容器內(nèi)部是否有奇怪的聲音，以及示溫蠟片的熔化情況；針對容易出現(xiàn)故障的部位，檢查時應(yīng)該多加注意，如電容器外殼、熔絲等；利用溫度表、電壓表、電流表等有效數(shù)據(jù)進行合理分析，排除故障。人工放電時，值班人員注意相應(yīng)的保護措施，懸掛臨時接地線。

（2）一般來說，電容器組需要每個月都進行一次停電檢查。除日常檢查任務(wù)外，還要細微觀察零部件的松緊及接觸情況，；檢查線路是否存在潛在的缺陷；清理電容器的內(nèi)部微塵，以免灰塵阻礙極板間的絕緣效果；保護裝置中的接地線是否著地；檢查繼電保護裝置的彈簧是否能正常彈起；檢查電容器組的斷路器、饋線等

（3）當電容器組保護裝置工作后，斷開電容器組開關(guān)，立即進行特殊巡視檢查。室外運行的電容器組，更容易受惡劣天氣的影響，應(yīng)加大巡查和定期檢修力度。必要時應(yīng)重新對電容器進行性能檢測，對于熔絲熔斷、斷路器跳閘等類似故障，找不出原因之前不能合上電容器開關(guān)，避免燒壞電容器組的其他設(shè)備。

4 結(jié)論

電容器常見故障分有滲漏油現(xiàn)象，鼓肚現(xiàn)象，保護動作，爆炸，電容器溫度過高，電容器異常響聲等，針對這些問題提出了解決對策。為了做到防治結(jié)合從合理選擇電容器及其接線方式；保證合適的運行溫度，諧波控制；電容器要進行安全操作；加強巡視和檢查四個方面提出了電力電容器故障的預(yù)防措施。

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