電容器缺陷統(tǒng)計(jì)及現(xiàn)狀分析

寨戰(zhàn)爭(zhēng)

惠州供電局變電部，廣東惠州 516199

電容器缺陷統(tǒng)計(jì)及現(xiàn)狀分析

寨戰(zhàn)爭(zhēng)

惠州供電局變電部，廣東惠州 516199

電力電容器在電力電網(wǎng)中以無(wú)功補(bǔ)償形式來(lái)提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率。 隨著變電站輻射地域范圍越來(lái)越大，無(wú)功設(shè)備用來(lái)調(diào)節(jié)穩(wěn)定遠(yuǎn)端電壓使用頻率也越來(lái)越頻繁，使得無(wú)功設(shè)備的問(wèn)題越來(lái)越突出，分析電容器的缺陷原因和管理漏洞，并制定相應(yīng)的對(duì)策，保證無(wú)功設(shè)備的可用率，保障電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性。

無(wú)功；電容器；故障分析

1 必要性

電力電容器是無(wú)功補(bǔ)償裝置中的重要設(shè)備。近年來(lái)電力電容器的安裝和投運(yùn)容量在逐年增加，但在長(zhǎng)期運(yùn)行工作中，由于運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備質(zhì)量以及人為等因素而產(chǎn)生的電容器故障日益增多。而由于受設(shè)備檢修時(shí)間、備品等因素導(dǎo)致不能及時(shí)消缺，嚴(yán)重影響了變電部無(wú)功設(shè)備可用率 。

惠州供電局把無(wú)功設(shè)備可用率加入績(jī)效考核中進(jìn)行考核，要求無(wú)功可用率95.0%基本值。變電部無(wú)功可用率季度考核值都要稍低于基本值。

惠州供電局變電部近幾年逐步增大投入資金量進(jìn)行電容器搶修、擴(kuò)容和改造工作，但是無(wú)功可用率并沒(méi)有明顯提高。

2 電容器現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)

截止到2010年06月，變電部共管轄108個(gè)變電站，除新投產(chǎn)110kV橫河站、蕭屋站外，共統(tǒng)計(jì)106個(gè)變電站的電容器現(xiàn)狀。

現(xiàn)變電部運(yùn)維的電容器共有538組，其中500kV變電站電容器有24組，220kV變電站204組，110kV變電站電容器307組，35kV變電站電容器3組。

在運(yùn)維的電容器組中，電容器總?cè)萘繛? 414.472Mvar，其中集合式電容器226組，占42%，容量為1 019.112Mvar，占總?cè)萘康?3.086 %；非集合式電容器312組，占58%，容量為3 395.360Mvar，占總?cè)萘康?6.914%。

3 電容器缺陷統(tǒng)計(jì)

缺陷統(tǒng)計(jì)：從09年統(tǒng)計(jì)至今，電容器共發(fā)生缺陷412項(xiàng)。其中電容器正常硅膠變色缺陷188項(xiàng)，其他導(dǎo)致電容器損壞或停運(yùn)的故障224項(xiàng)。

從電壓等級(jí)上來(lái)看，其中35kV電容器發(fā)生緊急缺陷0項(xiàng)，重大缺陷1項(xiàng)，一般缺陷9項(xiàng)；10kV電容器發(fā)生緊急缺陷7項(xiàng)，重大缺陷20項(xiàng)，一般缺陷375項(xiàng)。

從電容器分類(lèi)上統(tǒng)計(jì)，非集合式電容器共發(fā)生了159項(xiàng)缺陷，占缺陷總數(shù)38.6%，集合式電容器共發(fā)生了253項(xiàng)缺陷，占61.4%。

電容器容量上統(tǒng)計(jì)：據(jù)2011年3月份統(tǒng)計(jì)，35kV電容器、電抗器無(wú)故障，10kV電容器總?cè)萘? 195.44Mvar，其中集合式電容器總1 104.192Mvar，占總?cè)萘?4.56%；非集合式電容器總?cè)萘? 091.252Mvar，占總?cè)萘康?5.44%。10kV電容器故障總?cè)萘?2 519.808Mvar.h，其中集合式電容器故障容量 50 592Mvar.h，占故障總?cè)萘康?0.92%，非集合式電容器故障容量11 927.808Mvar.h，占故障總?cè)萘康?9.08%。

如下圖示：

電容器容量占比

電容器故障容量占比

從電容器缺陷統(tǒng)計(jì)，除電容器硅膠變色缺陷外，主要缺陷為本體擊穿損壞、保險(xiǎn)熔斷、滲漏油、放電PT損壞、不平衡電壓/電流、發(fā)熱等，對(duì)集合式電容器和非集合式電容器224項(xiàng)缺陷進(jìn)行原因分布統(tǒng)計(jì)，如下表：

非集合式 集合式 缺陷數(shù) 占總?cè)毕荩?）保險(xiǎn)熔斷 74 2 76 33.93發(fā)熱 26 36 62 27.68不平衡電壓/電流 13 20 33 14.73滲漏油 7 16 23 10.27擊穿損壞 15 3 18 8.04避雷器 7 0 8 3.13放電PT 3 2 5 2.23

4 電容器故障分析

從上述系列統(tǒng)計(jì)中我們可以看到，在412項(xiàng)缺陷中，除了集合式電容器正常硅膠變色缺陷188項(xiàng)外，電容器本體或輔助設(shè)備共發(fā)生了224項(xiàng)缺陷。

現(xiàn)我們對(duì)224項(xiàng)缺陷進(jìn)行分析：

1）電容器本體故障高。通過(guò)統(tǒng)計(jì)可以看到，224項(xiàng)缺陷中導(dǎo)致電容器組本體損壞的缺陷有74次，占33.0%；熔斷器動(dòng)作76次，占33.93%；

2）集合式電容器故障對(duì)無(wú)功容量影響嚴(yán)重。從統(tǒng)計(jì)我們可以看到，集合式電容器的運(yùn)行中出現(xiàn)的缺陷比非集合式電容器的運(yùn)行中出現(xiàn)的缺陷稍高。從電容器缺陷比例中我們可以看到，非集合式電容器故障容量占總?cè)萘康?9.08%，集合式電容器故障容量占故障總?cè)萘康?0.92%，集合式電容器的故障容量對(duì)無(wú)功容量影響是非集合式電容器的4倍，嚴(yán)重影響了無(wú)功的可用率；

3）電容器缺陷頻繁。從投運(yùn)到發(fā)生電容器損壞， 時(shí)間從不到一個(gè)月到10年都有， 大部分集中在1～2年以?xún)?nèi)， 部分產(chǎn)品在反復(fù)更換中， 仍不出一個(gè)月反復(fù)損壞。例如2010年4月3日昆山站#2號(hào)電容器組A6；B6；C3單元瓷瓶炸裂，并有噴油現(xiàn)象；2010年09月仰天變電站#7號(hào)電容放電PT發(fā)生了爆炸，導(dǎo)致#6、#7、#8電容器多個(gè)單體損壞。例如220kV九潭站共有9組10kV電容器，據(jù)統(tǒng)計(jì)從2010年至今共發(fā)生了19起故障，其中10起電容器本體故障。220kV風(fēng)田站共有8組10kV電容器，從2010年至今共發(fā)生了15起電容器損壞故障；

4）電容器缺陷比較典型。電容器缺陷主要由于產(chǎn)品制造質(zhì)量及外部環(huán)境因素造成外熔絲開(kāi)斷特性不良，導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大。滲漏、鼓肚是電容器損壞后最常見(jiàn)的現(xiàn)象。缺陷中10.27%左右的缺陷表現(xiàn)為電容器介損超標(biāo)，約 49.11%以上的缺陷由零序電壓/電流保護(hù)動(dòng)作和保險(xiǎn)絲熔斷發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為電容器電容量變化超標(biāo)；

5）輔助設(shè)備缺陷多。從統(tǒng)計(jì)可以看到，接頭或母排發(fā)熱、放電PT、避雷器等輔助設(shè)備共發(fā)生了74起缺陷，占總?cè)毕莸?3.04%。

5 電容器管理存在問(wèn)題

1）從電容器裝置廠(chǎng)家工藝上講，電容器的質(zhì)量問(wèn)題嚴(yán)重。從電容器缺陷原因分布情況可以看到，電容器滲漏現(xiàn)象發(fā)生23次，電容器內(nèi)部擊穿（包括了內(nèi)部故障、保護(hù)動(dòng)作和熔絲斷、設(shè)備質(zhì)量等問(wèn)題）多達(dá)127次，表明絕大多數(shù)的電容器缺陷為內(nèi)部電容器單元件或多元件的擊穿；

2）變電部運(yùn)維的電容器集合式較多。從電容器型式上分析，運(yùn)維的523組電容器中，集合式電容器226組，容量約為總?cè)萘康?3%；非集合式電容器312組。容量約為總?cè)萘康?7%。而通過(guò)統(tǒng)計(jì)可以看到非集合式電容器159項(xiàng)，占總?cè)毕?8.6%，集合式電容器253項(xiàng)，占總?cè)毕莸?1.4%；

3）電容器備件少。變電部現(xiàn)已儲(chǔ)存了部分廠(chǎng)家電容器備品，但是由于各個(gè)廠(chǎng)家電容器容量和尺寸不一，不能互相通用，尤其一些時(shí)間長(zhǎng)的電容器，廠(chǎng)家已不生產(chǎn)，替代產(chǎn)品和舊產(chǎn)品尺寸也不一致。有些廠(chǎng)家電容器故障率太高，導(dǎo)致儲(chǔ)存?zhèn)淦酚嗀浰俣冗h(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上；

4）集合式電容器返廠(chǎng)維修時(shí)間長(zhǎng)：

（1）集合式電容器和框架式電容器相比，備品備件的儲(chǔ)備是一大難題。因?yàn)殡娙萜鞯男吞?hào)繁多，每年生產(chǎn)的電容器單元只對(duì)應(yīng)當(dāng)年產(chǎn)品，儲(chǔ)備電容單元比較困難。電容器廠(chǎng)家生產(chǎn)備件大約需要1個(gè)月時(shí)間；

（2）確認(rèn)電容器內(nèi)部擊穿故障后，即使有備件，由于集合式電容器的結(jié)構(gòu)性缺陷，檢修班人員也無(wú)法更換，必須由廠(chǎng)家進(jìn)行吊芯處理或者返廠(chǎng)維修，消缺周期需要2個(gè)月左右。

5）電容器監(jiān)測(cè)手段單一。主要是通過(guò)運(yùn)行人員的紅外測(cè)溫技術(shù)和定期巡視來(lái)發(fā)現(xiàn)電容器發(fā)熱和滲漏油問(wèn)題。對(duì)于其他大多數(shù)電容器故障， 均要依靠二次保護(hù)動(dòng)作。如果保護(hù)均可靠及時(shí)的動(dòng)作，可以有效 避免了電容器爆炸事故擴(kuò)大，因此保護(hù)定值尤其重要；

6）檢修、繼保、高試專(zhuān)業(yè)間配合少。當(dāng)電容器出現(xiàn)故障時(shí)，由繼保、高試和檢修專(zhuān)業(yè)各自安排時(shí)間進(jìn)行檢查，而且各專(zhuān)業(yè)只是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行判斷缺陷是否屬于自身專(zhuān)業(yè)問(wèn)題后，就算處理完畢，三個(gè)專(zhuān)業(yè)沒(méi)有溝通和協(xié)調(diào)，造成無(wú)法快速確定故障，從而延誤了故障處理時(shí)間，尤其對(duì)一些頻繁出現(xiàn)缺陷的電容器組無(wú)針對(duì)性檢查，只是簡(jiǎn)單消除缺陷。

6 應(yīng)對(duì)措施

1）高質(zhì)量的電容器裝置是安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。從統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，電容器裝置的質(zhì)量問(wèn)題不容樂(lè)觀(guān)：電容器滲漏現(xiàn)象發(fā)生23次；電容器內(nèi)部擊穿多達(dá)127次。表明絕大多數(shù)的電容器缺陷為內(nèi)部電容器單元件或多元件的擊穿，其直接與電容器的設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)和生產(chǎn)工藝質(zhì)量有密切關(guān)系。因此應(yīng)加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償裝置前期質(zhì)量控制，設(shè)計(jì)中提出更明確、詳細(xì)的訂貨技術(shù)條件及備品要求， 選購(gòu)質(zhì)量好的設(shè)備為主， 對(duì)已運(yùn)行設(shè)備， 以應(yīng)及時(shí)消缺和加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)控；

2）逐步把有缺陷的集合式電容器更換為框架式電容器，新投無(wú)功設(shè)備選用框架式電容器。根據(jù)廠(chǎng)家的反饋，集合式電容器由于每個(gè)批次產(chǎn)品不同，很多內(nèi)部故障的電容器早已經(jīng)停產(chǎn)，而目前維修方式是將新單元與舊單元并用，而單元生產(chǎn)周期長(zhǎng)（60天左右），而且并不能杜絕故障的再次發(fā)生，因此無(wú)法保證維修的質(zhì)量問(wèn)題；

3）強(qiáng)化電容器備件管理 。存儲(chǔ)一些具有通用性的電容器組元件備品，尤其是框架式電容器組，可節(jié)省訂貨時(shí)間，提高消缺及時(shí)率。備品造冊(cè)登記，設(shè)專(zhuān)人管理；

4）縮短集合式電容器返廠(chǎng)維修時(shí)間。電容器組確認(rèn)為內(nèi)部故障后，應(yīng)即時(shí)通知廠(chǎng)家人員過(guò)來(lái)處理，安排吊罩檢查或返廠(chǎng)維修?？梢髲S(chǎng)家在15天內(nèi)生產(chǎn)出所需的備品備件；

5）運(yùn)行人員加強(qiáng)并聯(lián)電容器設(shè)備的巡視和監(jiān)視，針對(duì)電容器過(guò)熱缺陷采用紅外測(cè)溫技術(shù)，堅(jiān)持定期運(yùn)行巡視應(yīng)對(duì)滲漏油現(xiàn)象。對(duì)于有惡化跡象的缺陷，及時(shí)上報(bào)并進(jìn)行處理，確保并聯(lián)電容器組的安全穩(wěn)定運(yùn)行；

6）優(yōu)化電容器故障查找流程。加強(qiáng)檢修、繼保、高試專(zhuān)業(yè)的配合，制定針對(duì)無(wú)功設(shè)備缺陷管理制度，特別針對(duì)短時(shí)間出現(xiàn)重復(fù)性缺陷的電容器組進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢查，繼保、檢修和高試專(zhuān)業(yè)應(yīng)同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)，確認(rèn)故障部分。若無(wú)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，高試專(zhuān)業(yè)人員需在此后的3個(gè)工作日內(nèi)（可會(huì)同廠(chǎng)家）前往現(xiàn)場(chǎng)查找故障；

7）加強(qiáng)對(duì)電容器缺陷消缺力度，尤其對(duì)于硅膠變色缺陷，要及時(shí)更換硅膠，確保硅膠的除濕功能正常。應(yīng)采取多種手段，確保備件齊全，對(duì)于異響、電容器電容量超標(biāo)、電容器鼓肚缺陷應(yīng)立即更換電容器單元。

[1]徐基泰.電抗器品種及其發(fā)展[J].變壓器，2000(1).

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1674-6708（2011）56-0047-02