對一例因設備選擇不當引起并聯電容器事故的分析

摘要：筆者結合一例因設備選擇不當而引起的三起并聯電容器爆炸事故，對事故的原因分析與處理進行了總結，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：并聯電容器選擇爆炸

中圖分類號：TM53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 10-0212-01

一、引言

某站投入第1組10kV，8016kvar（每相8臺）的并聯電容器，采用接線形式為單星形，且為框架圍欄式結構、戶外半露天。該組電容器在投產運行后的兩個多月內連續產生3起爆炸事故，累計損毀4臺電容器。炸碎的瓷套管碎片打壞了一只硬鋁排戶外支柱絕緣子、一只放電線圈套管和照明日光燈管，另外還導致一回10kV出線跳斷路器。經過深入分析，確定為該事故是因設備選擇不當而引起的，下面，筆者即對事故的處理進行總結，以期為廣大現場技術人員提供借鑒。

二、事故現場情況

（一）第一次事故過程

電容器組在安裝完畢后經調試合格投入運行，其主變壓器的高壓分接頭設置在第12檔位，即為107.25kV檔，母線電壓高壓114kV，低壓11.1kV，電容器電流450A。某日19：10時在巡檢過程中發現，B相的第4號和5號電容器保險脫落，保護沒有反應。于是調度命令將其退出運行，然而在19：15時的人工分閘過程中，戶外的電容器產生劇烈爆炸，經詳細檢查發現第2號和5號的保險跌落，油箱鼓肚脹裂，變壓器油噴灑滿地。2號電容器有兩只瓷套管被炸壞，飛出的碎片將A相硬鋁排的一個戶外支柱絕緣子擊壞，另外網欄外房頂的日光燈管也被炸碎。

事故時有一回10kV出線，速斷保護動作跳閘。事故后進行檢查，發現接地保護BY－4晶體管繼電器并未接通電源，安裝后也沒有按照規定做整組模擬試驗，亦即相當于沒有投入該項保護。

安裝的MOA避雷器由于并未裝設放電記錄器，因此對其是否動作不能做出準確判斷。跳閘的10kV線路長3.5km，末端針式絕緣子擊穿造成相間短路，出線速斷跳斷路器。檢查其他無異常，更換兩只損壞電容器后投入運行。

（二）第二次事故過程

投運三日后，主變壓器高壓分接頭放置額定10kV檔，運行母線高壓117kV、低壓11.4kV，電容器三相電流為480、485、480A，正常退出電容器，分閘過程中C相4號電容器發生爆炸，保險熔斷，油箱鼓肚破裂流油。A相MOA避雷器發生爆炸，一只放電線圈瓷套被電容器瓷套管的碎片炸壞。

事故后證實，在安裝過程中誤將A相氧化鋅避雷器壓力釋放裝置當作接地極，在拆裝后發現錯誤又將其裝回，使得出廠密封破壞從而導致運行中受潮，故而發生過電壓爆炸事故。

在發生第二次爆炸后查看開關設備說明書，ZN4－10G/630－12.5真空開關額定電流630A，另外開合單個電容器組400A實際電容器電流為480A，是允許值的1.2倍。把8016kvar（每相8臺）改為7014kvar（每相7臺）；MOA避雷器加裝放電紀錄器。在將放電線圈處理好之后投切6次正常投運。

（三）第三次事故過程

兩個月后，當時雷雨天氣，主變壓器高壓分接頭放置（第15檔）103.125kV檔，運行母線高壓115kV，低壓11.2kV，7014kvar電容電流為410A。同樣為正常退出時，電容器的分閘過程中A相1號電容器發生爆炸事故。事故發生后經過詳細的現場檢查發現，A、B兩相避雷器的放電記錄器在之前一天的2走到3時，C相依舊是0。

另外，除了以上3例分閘所引起的電容器爆炸事故外，還有一例為正常運行過程中，電容器的開關沒有保護信號從而跳開斷路器，同時有一回10kV出線長1.2km線6＃電弧爐變壓器C相高壓套管爆炸，引線也被燒斷，B相套管燒傷，并使BC發生相間短路，出線跳開斷路器，事故后經過詳細檢查，電容器三相對地絕緣電阻經2500V搖表依舊是200MΩ，供電正常；保護掉牌正常。

三、事故原因分析

（一）斷路器選擇錯誤

由于斷路器的容量相對較小，并且是上一代被淘汰的型號，因此，按照其設計技術的相關要求，該電容器裝置應當選擇合閘不彈跳、分閘不重燃的真空斷路器，其額定電流應＞1.35倍的電容器最大工作電流。因設計過程中對于電容器型號的選擇并沒有參考開關使用說明書，也沒有會同開關設備廠家一同進行校核，其所配的ZN4－10G/630－12.5型開關因不了解開合單個電容器組電流400A，而誤做為630A；另外原來的電容器設計7014kvar，后廠家說所裝空心電抗器450kvar，電容器可為8016kvar，并未進行開關設備容量的驗算；最后，該設計過程中未能對諧波放大電流影響加以考慮，即電流的實際值要比計算工頻額定值增大因素，所以導致分閘操作過程中，三次電容器損壞事故的頻繁發生。

（二）電容器本身缺陷

電容器在投運不不長時間后就發生事故。在MOA（氧化鋅避雷器）動作以及熔斷器熔斷的情形下，導致電容器的損毀，這是跟其制造工藝有缺陷或者不良有著一個關系。絕緣相對比較薄弱，特別是在高壓引出線端邊緣有毛刺、不平、尖端、彎折嚴重，以及擊穿放電、產生電暈并使油分解為氣體，導致其內部壓力上升等，逐漸形成了惡性循環，使得瓷套管炸斷、油箱炸裂。

（三）系統高次諧波對電容器的影響

該變壓器10kV主要供結晶硅電爐變壓器，負荷15000kW，還有公用電35kV硅整流電解負荷7500kW，非線性負荷向系統注入高次諧波電流。測試顯示10kV母線相電壓波形為平頂，明顯發生畸變，遂令其退出硅整流電解負荷，波形正常為接近正弦。投入8016（或7014）kvar容量，三次諧波放大倍數小，其所引起的諧波對母線的影響相對小。而實際運行母線為11.1kV，容量為8016kvar電容器電流450A（按銘牌額定電流420A），當母線電壓為11.4kV電容器三相電流為480、485、480A，試驗在電容器運行中，將硅整流非線性負荷退出，電容器電流無變化。

四、防止措施

經過三起事故后，將電容器組容量由8016kvar改為7014kvar，與斷路器切斷電容器組400A相適應；淘汰有缺陷的電容器，健全完好的電容器應經受允許電壓的考驗；有關設備按額定銘牌使用正常。經過上述處理后，電網運行條件無變化情況下至今運行正常。

參考文獻：

[1]楊福才，張繁，李洪衛.一起電容器爆炸的原因分析及防范措施[J].電工技術，2010

[2]佟穎.電容器運行問題解析[J].科技資訊，2007