楊長河

摘 要：對(duì)10 kV并聯(lián)電容器組的運(yùn)行故障進(jìn)行了分析，并結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)10 kV并聯(lián)電容器組的故障原因和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了深入探討，以期能為有關(guān)方面提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電容器組；無功系統(tǒng)；三次諧波；繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）24-0075-02

電力電容器在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障會(huì)影響電網(wǎng)無功系統(tǒng)的正常、安全、可靠運(yùn)行，因此，我們需要對(duì)這些故障及其原因進(jìn)行認(rèn)真分析，并及時(shí)采取相應(yīng)措施。

1 變電站10 kV電容器的運(yùn)行現(xiàn)狀

近年來，佛山地區(qū)變電站運(yùn)行的10 kV并聯(lián)電容器組的故障率有所上升。2013年，在變電二部管轄的62座110 kV及以上變電站的43組10 kV并聯(lián)電容器里，發(fā)生了72起電容器組故障。并聯(lián)電容器組的損壞會(huì)對(duì)部分變電站的正常運(yùn)行造成影響。

2 10 kV并聯(lián)電容器故障及其原因

并聯(lián)電容器的損壞一般由兩方面造成，分別是電擊穿和熱擊穿。其直接表現(xiàn)主要有本體鼓肚變形、引起外熔絲或內(nèi)熔絲熔斷及相關(guān)保護(hù)動(dòng)作等。就該供電局10 kV并聯(lián)電容器的實(shí)際運(yùn)行情況來看，造成電容器損壞、故障主要有以下幾種原因。

2.1 諧波造成的影響

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種非線性負(fù)荷的新型用電設(shè)備被越來越多地應(yīng)用在了供電系統(tǒng)中，高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響越來越嚴(yán)重。

2.1.1 佛山電網(wǎng)的諧波現(xiàn)狀

針對(duì)2013年運(yùn)行的電容器故障頻發(fā)情況，為了掌握目前管轄變電站10 kV母線的諧波電壓狀況，2013年年底，對(duì)61座變電站10 kV母線諧波電壓狀況進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，在電壓畸變率超標(biāo)的變電站中，三次諧波占總諧波的絕大部分，共有18個(gè)變電站三次諧波電壓含有率超標(biāo)，占變電站總數(shù)的29%.特別是220 kV世龍站三次諧波電壓含有率達(dá)19.58%，暴露出嚴(yán)重的諧波污染問題。

2.1.2 三次諧波對(duì)并聯(lián)電容器組的影響

從理論上說，三次諧波是零序分量，通過變壓器變低側(cè)的三角形接線能將其封閉，使系統(tǒng)不受其影響。因此，在設(shè)計(jì)中，主要采用6%電容器組容抗量的串聯(lián)電抗器來抑制5次及以上的諧波分量。但在實(shí)際操作中，大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，10 kV并聯(lián)電容器組中的三次諧波是威脅電容器組安全運(yùn)行的主要諧波分量。

2.1.3 高次諧波對(duì)并聯(lián)電容器組的影響

電容器的發(fā)熱主要來自絕緣的介質(zhì)損耗，P=U2ωCtgδ為其正弦波電壓下的公式表達(dá)。當(dāng)電容器中存在諧波分量時(shí)，其絕緣引起的損耗為：

由公式可知，諧波含量越大，次數(shù)越多，電容器的發(fā)熱就越嚴(yán)重，而介損大的電容器特別不耐受高次諧波的影響。在電容器的運(yùn)行過程中，諧波會(huì)引起附加絕緣介質(zhì)的損耗，加快絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致電容器的熱擊穿。

2.2 保護(hù)造成的影響

該供電局所轄10 kV并聯(lián)電容器組的保護(hù)配置主要有兩種，分別是以繼電保護(hù)為主的保護(hù)和以電容器外熔絲或內(nèi)熔絲為主的保護(hù)。

2.2.1 繼電保護(hù)方面

10 kV起的電容器故障占極少數(shù)，所以在此不作重點(diǎn)討論。

2.2.2 熔絲保護(hù)方面

根據(jù)2013年電容器故障的統(tǒng)計(jì)分析，由熔絲保護(hù)（特別是外熔絲保護(hù)）原因引起的10 kV并聯(lián)電容器故障及擴(kuò)大故障占2013年電容器全年故障量的2/3以上。

現(xiàn)運(yùn)行的大部分10 kV并聯(lián)電容器外熔絲在設(shè)計(jì)、廠家質(zhì)量保證等方面存在著較明顯的缺陷，由此導(dǎo)致開斷性能較低，容易造成電容器熔斷器拒動(dòng)、誤動(dòng)，進(jìn)而引起電容器組群爆炸。

這使得外熔絲作為電容器內(nèi)部故障主保護(hù)的可靠性大打折扣，給電容器的安全運(yùn)行帶來了很大的隱患。電容器外熔絲結(jié)構(gòu)如圖l所示。

現(xiàn)在所用的熔斷器主要存在以下兩個(gè)問題：①銅鉸線與熔絲之間的壓接頭面積不能滿足運(yùn)行電流的要求。②熔斷器內(nèi)的消弧管存在質(zhì)量問題。

正常情況下，當(dāng)熔斷器動(dòng)作后，尾線與樹脂管脫離，電弧使消弧管內(nèi)分解出氣體，強(qiáng)力吹滅電弧，同時(shí)利用自身的彈力將電弧拉長，加大弧阻，使電弧迅速熄滅。但消弧管內(nèi)的高溫在引起消弧管老化、龜裂或存在密封等質(zhì)量問題后，熔斷器動(dòng)作，電弧分解出的氣體不能在消弧管內(nèi)產(chǎn)生足夠的氣壓，使熔斷器熔斷后不能及時(shí)將銅鉸線脫離樹脂管。

2.3 電容器質(zhì)量不佳造成的影響

對(duì)近年來部分發(fā)生群爆的電容器組進(jìn)行分析，對(duì)于故障后電容器全部嚴(yán)重?zé)龘p的，則要對(duì)其他相同的電容器組進(jìn)行檢查、試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電容器的絕緣電阻普遍偏低、電容器容值與額定值比發(fā)生明顯變化等問題。同時(shí)，對(duì)箱殼鼓肚的電容器進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)電容器內(nèi)部分單元存在擊穿痕跡。

以上的檢查結(jié)果和統(tǒng)計(jì)分析表明，部分廠家生產(chǎn)的電容器絕緣水平較低，全膜電容器單元存在水分或氣泡，使極間電場分布不均勻，產(chǎn)生了局部放電等問題。

2.4 溫升方面的影響

溫升會(huì)嚴(yán)重影響電容器的使用壽命，甚至導(dǎo)致絕緣擊穿等事故，使電容器遭到損壞。

2.5 日常維護(hù)管理不足

由于缺乏維護(hù)，電容器的器身及構(gòu)架絕緣件積塵較多，個(gè)別電容器還存在鼓肚現(xiàn)象，甚至發(fā)現(xiàn)有些電容器的容量與熔斷器容量的配置不相符等。以上存在的各種問題，說明了電容器日常維護(hù)的缺乏，造成電容器帶病運(yùn)行，降低了運(yùn)行效率。

3 應(yīng)對(duì)措施

通過對(duì)一系列故障的分析，找出了諧波、保護(hù)、電容器質(zhì)量、溫升控制、日常維護(hù)這五方面存在的問題，提出以下相關(guān)的反事故技術(shù)措施。

3.1 防止諧波對(duì)電容器的影響

針對(duì)所轄變電站的具體情況，在防止諧波方面制定了以下幾個(gè)措施：①消除新建變電站電容器組的設(shè)計(jì)隱患。由于以前新站設(shè)計(jì)時(shí)沒有對(duì)當(dāng)?shù)刎?fù)荷的諧波情況進(jìn)行調(diào)查，在無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)上，習(xí)慣性地選用了6%電容器組容抗量的串聯(lián)電抗器，忽略了三次諧波的影響，造成投運(yùn)后頻繁發(fā)生故障。因此，新安裝的電容器組在設(shè)計(jì)前，相關(guān)人員都要對(duì)當(dāng)?shù)氐闹C波情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，在新安裝電容器的設(shè)計(jì)上采取相應(yīng)措施。②處理用戶方面的諧波源。③對(duì)故障頻繁發(fā)生、三次諧波嚴(yán)重超標(biāo)的電容器組進(jìn)行改造。為達(dá)到抑制三次諧波的目的，對(duì)選用6%電容器組容抗量的串聯(lián)電抗器進(jìn)行設(shè)計(jì)的電容器，改造后要按12%的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將原額定電壓為10/ kV的電容器更換為額定電壓為12/ kV的電容器。但由于采取這種方法的投資較大，并降低了電容器組的有效容量，因此，該方案仍在技術(shù)和設(shè)計(jì)部門的討論中。

3.2 電容器保護(hù)方面的措施

在2013年10 kV并聯(lián)電容器故障中，由繼電保護(hù)引起、擴(kuò)大的電容器故障基本上是不存在的，而由電容器外熔絲保護(hù)原因引起的電容器故障及擴(kuò)大故障占很大比例。因此，針對(duì)電容器外熔絲保護(hù)制定了以下兩個(gè)措施：①目前，10 kV并聯(lián)電容器外熔絲生產(chǎn)廠家較多，產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，無法保證系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。因此，要對(duì)現(xiàn)今運(yùn)行存在問題較多的電容器外熔絲進(jìn)行全面更換。另外，加強(qiáng)新增電容器的驗(yàn)收工作，保證在設(shè)計(jì)時(shí)熔斷器選型滿足實(shí)際要求。安裝時(shí)的安裝位、角度要滿足運(yùn)行要求，確保電容器外熔絲的質(zhì)量。②對(duì)新增的電容器組，在設(shè)計(jì)審圖時(shí)，要盡可能使用不帶外熔絲的電容器組。

3.3 從電容器質(zhì)量上提高可靠性

根據(jù)對(duì)2013年電容器故障的分析情況，對(duì)存在質(zhì)量問題的并聯(lián)電容器進(jìn)行全面更換。到目前為止，已更換了大量絕緣電阻偏低的電容器組。通過此舉，使電容器的故障率得到明顯下降，為10 kV無功補(bǔ)償系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供了保證。

3.4 控制電容器運(yùn)行的溫度

3.4.1 控制電容器工作溫度

電容器工作時(shí)，其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應(yīng)低于65 ℃，最高不得超過70 ℃，以免引起熱擊穿或鼓肚現(xiàn)象。為了監(jiān)視電容器的工作溫度，在電容器外殼使用熔點(diǎn)為50～60 ℃的溫度蠟，并使用紅外線測(cè)溫，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中電容器過熱現(xiàn)象，進(jìn)而消除隱患。

3.4.2 控制電容器室的環(huán)境溫度

電容器長期在高溫環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)對(duì)其絕緣性能產(chǎn)生不良影響，加速電容器的絕緣老化。因此，在電容器設(shè)計(jì)安裝時(shí)，單臺(tái)電容器之間必須保持10 mm以上的間隙，且電容器室必須有合理的通風(fēng)裝置。特別是無人值班站，需加裝溫控自動(dòng)驅(qū)動(dòng)通風(fēng)裝置，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電容器室的通風(fēng)裝置，給電容器的安全運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。

3.5 加強(qiáng)電容器組的日常維護(hù)

加強(qiáng)電容器組的日常維護(hù)，保證電容器組的健康、安全運(yùn)行。通過日常維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的運(yùn)行缺陷，達(dá)到降低電容器故障率的目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，10 kV并聯(lián)電容器作為目前優(yōu)先采用的無功功率補(bǔ)償裝置，對(duì)供電企業(yè)的正常運(yùn)行是十分重要的。但在10 kV并聯(lián)電氣容器組的實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)一些故障，影響了電氣容器組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因此，需要相關(guān)工作人員及時(shí)分析故障產(chǎn)生的原因，并采取措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，以保障電氣容器組的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]廖繼庭.10 kV并聯(lián)電容器組的故障分析及應(yīng)對(duì)措施[J].電器工業(yè)，2010（09）.

[2]馮劍波，吳薇.10 kV電力電容器故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2011（06）.

〔編輯：王霞〕

3.2 電容器保護(hù)方面的措施

在2013年10 kV并聯(lián)電容器故障中，由繼電保護(hù)引起、擴(kuò)大的電容器故障基本上是不存在的，而由電容器外熔絲保護(hù)原因引起的電容器故障及擴(kuò)大故障占很大比例。因此，針對(duì)電容器外熔絲保護(hù)制定了以下兩個(gè)措施：①目前，10 kV并聯(lián)電容器外熔絲生產(chǎn)廠家較多，產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，無法保證系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。因此，要對(duì)現(xiàn)今運(yùn)行存在問題較多的電容器外熔絲進(jìn)行全面更換。另外，加強(qiáng)新增電容器的驗(yàn)收工作，保證在設(shè)計(jì)時(shí)熔斷器選型滿足實(shí)際要求。安裝時(shí)的安裝位、角度要滿足運(yùn)行要求，確保電容器外熔絲的質(zhì)量。②對(duì)新增的電容器組，在設(shè)計(jì)審圖時(shí)，要盡可能使用不帶外熔絲的電容器組。

3.3 從電容器質(zhì)量上提高可靠性

根據(jù)對(duì)2013年電容器故障的分析情況，對(duì)存在質(zhì)量問題的并聯(lián)電容器進(jìn)行全面更換。到目前為止，已更換了大量絕緣電阻偏低的電容器組。通過此舉，使電容器的故障率得到明顯下降，為10 kV無功補(bǔ)償系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供了保證。

3.4 控制電容器運(yùn)行的溫度

3.4.1 控制電容器工作溫度

電容器工作時(shí)，其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應(yīng)低于65 ℃，最高不得超過70 ℃，以免引起熱擊穿或鼓肚現(xiàn)象。為了監(jiān)視電容器的工作溫度，在電容器外殼使用熔點(diǎn)為50～60 ℃的溫度蠟，并使用紅外線測(cè)溫，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中電容器過熱現(xiàn)象，進(jìn)而消除隱患。

3.4.2 控制電容器室的環(huán)境溫度

電容器長期在高溫環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)對(duì)其絕緣性能產(chǎn)生不良影響，加速電容器的絕緣老化。因此，在電容器設(shè)計(jì)安裝時(shí)，單臺(tái)電容器之間必須保持10 mm以上的間隙，且電容器室必須有合理的通風(fēng)裝置。特別是無人值班站，需加裝溫控自動(dòng)驅(qū)動(dòng)通風(fēng)裝置，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電容器室的通風(fēng)裝置，給電容器的安全運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。

3.5 加強(qiáng)電容器組的日常維護(hù)

加強(qiáng)電容器組的日常維護(hù)，保證電容器組的健康、安全運(yùn)行。通過日常維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的運(yùn)行缺陷，達(dá)到降低電容器故障率的目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，10 kV并聯(lián)電容器作為目前優(yōu)先采用的無功功率補(bǔ)償裝置，對(duì)供電企業(yè)的正常運(yùn)行是十分重要的。但在10 kV并聯(lián)電氣容器組的實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)一些故障，影響了電氣容器組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因此，需要相關(guān)工作人員及時(shí)分析故障產(chǎn)生的原因，并采取措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，以保障電氣容器組的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]廖繼庭.10 kV并聯(lián)電容器組的故障分析及應(yīng)對(duì)措施[J].電器工業(yè)，2010（09）.

[2]馮劍波，吳薇.10 kV電力電容器故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2011（06）.

〔編輯：王霞〕

3.2 電容器保護(hù)方面的措施

在2013年10 kV并聯(lián)電容器故障中，由繼電保護(hù)引起、擴(kuò)大的電容器故障基本上是不存在的，而由電容器外熔絲保護(hù)原因引起的電容器故障及擴(kuò)大故障占很大比例。因此，針對(duì)電容器外熔絲保護(hù)制定了以下兩個(gè)措施：①目前，10 kV并聯(lián)電容器外熔絲生產(chǎn)廠家較多，產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，無法保證系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。因此，要對(duì)現(xiàn)今運(yùn)行存在問題較多的電容器外熔絲進(jìn)行全面更換。另外，加強(qiáng)新增電容器的驗(yàn)收工作，保證在設(shè)計(jì)時(shí)熔斷器選型滿足實(shí)際要求。安裝時(shí)的安裝位、角度要滿足運(yùn)行要求，確保電容器外熔絲的質(zhì)量。②對(duì)新增的電容器組，在設(shè)計(jì)審圖時(shí)，要盡可能使用不帶外熔絲的電容器組。

3.3 從電容器質(zhì)量上提高可靠性

根據(jù)對(duì)2013年電容器故障的分析情況，對(duì)存在質(zhì)量問題的并聯(lián)電容器進(jìn)行全面更換。到目前為止，已更換了大量絕緣電阻偏低的電容器組。通過此舉，使電容器的故障率得到明顯下降，為10 kV無功補(bǔ)償系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供了保證。

3.4 控制電容器運(yùn)行的溫度

3.4.1 控制電容器工作溫度

電容器工作時(shí)，其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應(yīng)低于65 ℃，最高不得超過70 ℃，以免引起熱擊穿或鼓肚現(xiàn)象。為了監(jiān)視電容器的工作溫度，在電容器外殼使用熔點(diǎn)為50～60 ℃的溫度蠟，并使用紅外線測(cè)溫，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中電容器過熱現(xiàn)象，進(jìn)而消除隱患。

3.4.2 控制電容器室的環(huán)境溫度

電容器長期在高溫環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)對(duì)其絕緣性能產(chǎn)生不良影響，加速電容器的絕緣老化。因此，在電容器設(shè)計(jì)安裝時(shí)，單臺(tái)電容器之間必須保持10 mm以上的間隙，且電容器室必須有合理的通風(fēng)裝置。特別是無人值班站，需加裝溫控自動(dòng)驅(qū)動(dòng)通風(fēng)裝置，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電容器室的通風(fēng)裝置，給電容器的安全運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。

3.5 加強(qiáng)電容器組的日常維護(hù)

加強(qiáng)電容器組的日常維護(hù)，保證電容器組的健康、安全運(yùn)行。通過日常維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的運(yùn)行缺陷，達(dá)到降低電容器故障率的目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，10 kV并聯(lián)電容器作為目前優(yōu)先采用的無功功率補(bǔ)償裝置，對(duì)供電企業(yè)的正常運(yùn)行是十分重要的。但在10 kV并聯(lián)電氣容器組的實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)一些故障，影響了電氣容器組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因此，需要相關(guān)工作人員及時(shí)分析故障產(chǎn)生的原因，并采取措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，以保障電氣容器組的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]廖繼庭.10 kV并聯(lián)電容器組的故障分析及應(yīng)對(duì)措施[J].電器工業(yè)，2010（09）.

[2]馮劍波，吳薇.10 kV電力電容器故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2011（06）.

〔編輯：王霞〕