電容器的防火措施及常見(jiàn)故障診斷技術(shù)

周 偉，趙丹丹

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南南陽(yáng)473009）

1 防止電容器火災(zāi)的措施

電力電容器都是充油的，如果電力系統(tǒng)超負(fù)荷，溫度過(guò)高或電氣元件老化等，電力電容器容易發(fā)生爆炸引發(fā)火災(zāi)，勢(shì)必會(huì)造成電力系統(tǒng)的停電事故。

電力電容器的安裝環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足制造廠(chǎng)家規(guī)定的技術(shù)條件要求。電力電容器室最好是單獨(dú)的防火建筑，如果電力電容器不超過(guò)20 臺(tái)，也允許與開(kāi)關(guān)柜在同一個(gè)房間內(nèi)，但電容柜應(yīng)當(dāng)單獨(dú)排列，不得與開(kāi)關(guān)柜混在一起。電力電容器室應(yīng)通風(fēng)良好，百葉窗應(yīng)加鐵絲網(wǎng)，以防小動(dòng)物鉆入。電力電容器室不應(yīng)有窗戶(hù)，門(mén)應(yīng)朝北或朝東外開(kāi)，應(yīng)能向左右開(kāi)180 度。最好是鐵門(mén)，如果是木質(zhì)門(mén)，應(yīng)包上鐵皮。室溫不應(yīng)超過(guò)40°C，濕度不得大于80%，而且周?chē)h(huán)境不得含有對(duì)金屬和絕緣有害的侵蝕性氣體、蒸汽及塵埃。不得堆積有易燃、易爆物品或雜物。

電力電容器安裝一般不應(yīng)超過(guò)三層。電力電容器母線(xiàn)對(duì)上層架構(gòu)的垂直距離不應(yīng)小于200mm，底部距地面不應(yīng)小于300mm。電力電容器架構(gòu)間的水平距離不應(yīng)小于0.5m，每臺(tái)電力電容器之間的距離不應(yīng)小于50mm。電力電容器的銘牌應(yīng)朝南通道，且外殼應(yīng)可靠接地。應(yīng)該設(shè)置溫度計(jì)和貼示溫度蠟片，以便監(jiān)視運(yùn)行溫度。

對(duì)電力電容器進(jìn)行安全檢查時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)。檢查溫升情況，如果室溫超過(guò)了規(guī)定的限度，就要采取通風(fēng)降溫措施。聽(tīng)電力電容器運(yùn)行中有無(wú)異常響聲，查看電力電容器外殼有無(wú)膨脹鼓起現(xiàn)象。當(dāng)電力電容器母線(xiàn)電壓超過(guò)規(guī)定電壓的1.1倍或電流超過(guò)額定電流的1.3 倍以及室溫超過(guò)40°C 時(shí)，電力電容器應(yīng)退出運(yùn)行。

電力電容器最容易發(fā)生事故的時(shí)間是用電高峰和溫度升高時(shí)。因此，在此時(shí)間一定要加強(qiáng)對(duì)電力電容器的巡視檢查，這樣電力電容器安全運(yùn)行就有了保證。一旦電力電容器發(fā)生火災(zāi)，由于是帶電燃燒，蔓延迅速，撲救困難，危險(xiǎn)較大。因此，電力電容器室內(nèi)要備用適宜撲救帶電設(shè)備的滅火器，如二氧化碳、鹵化烷滅火器等。如電力電容器發(fā)生爆炸火災(zāi)，應(yīng)該立即切斷電源，預(yù)防觸電。在緊急情況下拉閘斷電時(shí)，注意不要帶大負(fù)荷拉閘，以免電弧傷人。

2 防止電容器爆炸的技術(shù)措施

禁止使用重燃率極高的SN21－10 少油開(kāi)關(guān)切合電容器組（可更換為SM10－10，ZN－10 開(kāi)關(guān)）。采用氧化鋅避雷器保護(hù)，可作為防止電容器內(nèi)部元件擊穿的防線(xiàn)。對(duì)有兩組及以上電容器進(jìn)行相互合切時(shí)，必須加裝串聯(lián)電抗器。電容器組盡可能采用中性點(diǎn)不接地的雙星形接線(xiàn)，并采用雙Y 零流平衡保護(hù)。定期測(cè)量電容器的電容量，一旦發(fā)現(xiàn)變化較大，立即退出運(yùn)行。

雖然電力電容器在使用過(guò)程中很容易引發(fā)火災(zāi)。但是，只要加強(qiáng)預(yù)防，嚴(yán)格按安全規(guī)程操作，火災(zāi)事故完全可以避免。裝設(shè)可燃性介質(zhì)電容器的電容器室，其耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)，室內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)，保證室內(nèi)溫度低于45°C，并采取防雨雪的措施。電容器可以分層安裝，但層與層之間不得有隔板，以免妨礙通風(fēng)。電容器室嚴(yán)禁使用木板、油毛氈等易燃材料，不應(yīng)裝在潮濕、多塵、高溫、腐蝕及長(zhǎng)期受振動(dòng)的環(huán)境里運(yùn)行，當(dāng)采用油質(zhì)電容器時(shí)，電容器室建筑物的耐壓等級(jí)要求為：額定電壓為1kV 以上時(shí)不低于二級(jí)；額定電壓為1kV 以下時(shí)不低于三級(jí)。

傳統(tǒng)的電容器檢測(cè)方法有斷電、離線(xiàn)，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量，并且測(cè)量結(jié)果是靜態(tài)的，而電容器故障是隨機(jī)的。采用電容器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)流過(guò)電容器的電流、容量及介質(zhì)損耗正切值來(lái)判斷電容器是否有故障，由于電容器和介質(zhì)損耗角的變化是放電積累到一定程度的結(jié)果，一般滯后于故障，而局部放電是電容器普遍故障的前兆。因此，可以通過(guò)采用實(shí)時(shí)監(jiān)控電容器局部放電的先進(jìn)技術(shù)，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電容器故障，有效地防止事故發(fā)生。

定期校驗(yàn)電容器保護(hù)的可靠性，以及對(duì)電容器組校驗(yàn)工作規(guī)范化。例如，對(duì)電容器的電容量和熔斷器的檢查，每個(gè)月不少于一次，在一年內(nèi)要測(cè)量電容器的損耗正切角2－3 次，目的是檢查電容器的可靠性。對(duì)無(wú)熔絲保護(hù)的電容器應(yīng)根據(jù)具體情況，采取分組熔絲保護(hù)、雙星形接線(xiàn)的零相電流平衡保護(hù)、雙三角形接線(xiàn)的橫差保護(hù)、單三角形接線(xiàn)的零序電流保護(hù)。

電容器投入運(yùn)行前，必須進(jìn)行接線(xiàn)檢查和交接試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，方可投入使用。減少投切次數(shù)，采取電容器組循環(huán)投切，同時(shí)延長(zhǎng)自動(dòng)補(bǔ)償裝置控制器的延時(shí)時(shí)間間隔，從而減少投切次數(shù)，使得每組電容器的投切每年不超過(guò)5000 次。在有電容器補(bǔ)償?shù)淖冸娝碗姇r(shí)，先合各路出線(xiàn)開(kāi)關(guān)，后合電容器開(kāi)關(guān)。停電時(shí)，先拉開(kāi)電容器開(kāi)關(guān)，后拉開(kāi)各路出線(xiàn)開(kāi)關(guān)。

電容器運(yùn)行操作人員應(yīng)建立日常巡視檢查、定期停電檢查和特殊巡視檢查制度，要填寫(xiě)檢查記錄，注意觀(guān)察電力電容器運(yùn)行的電壓、電流和環(huán)境溫度不得超過(guò)制造廠(chǎng)家規(guī)定的范圍。檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器外殼有膨脹、漏油、滲油，或者箱壁產(chǎn)生棱角、嚴(yán)重凸出、產(chǎn)生異響，都應(yīng)立即停用，防止電容器爆炸起火。

3 電容器故障診斷及排除方法

3.1 電容器滲漏油

保養(yǎng)不良，使外殼油漆剝落。應(yīng)仔細(xì)檢查滲漏油部位后，先清除該部位殘留的漆膜，再重新涂漆，并提高油漆的質(zhì)量，使用中及時(shí)補(bǔ)漆。

在搬移過(guò)程中將瓷套管與外殼交接處碰傷，產(chǎn)生裂紋。應(yīng)嚴(yán)禁提拿瓷套附近；旋緊觸頭栓時(shí)用力過(guò)猛而扭傷接頭，造成瓷套管焊接處損傷，應(yīng)改進(jìn)接線(xiàn)結(jié)構(gòu)，消除硬接線(xiàn)機(jī)械應(yīng)力，接線(xiàn)時(shí)不能扳搖瓷套管，擰緊螺母時(shí)勿用力過(guò)猛。若在裂紋部位只有輕微的滲油而不漏油，可在滲油部位處嵌入肥皂，暫時(shí)繼續(xù)使用。若出現(xiàn)裂紋，可用錫鉛焊料焊補(bǔ)，但勿使焊料過(guò)熱以免瓷套管上銀層脫落。若裂紋嚴(yán)重，無(wú)法修補(bǔ)時(shí)，應(yīng)更換電容器。

日光暴曬，溫度變化劇烈。應(yīng)采用相應(yīng)的措施，盡量防止暴曬。

電容器本身有缺陷。應(yīng)該更換質(zhì)量好的電容器。

介質(zhì)劣化，造成損耗增大而發(fā)熱，使內(nèi)部壓力增加。應(yīng)合理選擇介質(zhì)，一般常用密度極高的電容器紙和介電常數(shù)較大的浸漬劑。

3.2 外殼膨脹

介質(zhì)內(nèi)部破壞產(chǎn)生局部放電，使介質(zhì)產(chǎn)生氣體，體積膨脹。

電容器外殼變形（即電容器外殼膨脹，“鼓肚”）在故障中占比例最大。一般油箱隨溫度變化發(fā)生膨脹和收縮是正常現(xiàn)象，但是，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生局部放電，絕緣油產(chǎn)生大量氣體時(shí)，就會(huì)使箱壁變形，形成明顯的鼓肚現(xiàn)象。或部分元器件擊穿或極對(duì)殼擊穿，使介質(zhì)產(chǎn)生氣體，造成外殼膨脹。造成鼓肚的原因一般是由于漏油，導(dǎo)致空氣進(jìn)入，使內(nèi)部電介質(zhì)膨脹；或者是電容器使用期已滿(mǎn)，或產(chǎn)品本身質(zhì)量差。比如絕緣紙和鉛箔質(zhì)量差，浸漬液不是吸氣性的電容器油，又沒(méi)有合格的凈化處理?xiàng)l件，加上在設(shè)計(jì)上追求比特性的指標(biāo)，工作場(chǎng)強(qiáng)選擇較高，這些低質(zhì)量產(chǎn)品在高場(chǎng)強(qiáng)下運(yùn)行，使得電容器內(nèi)部的絕緣（電介質(zhì)）物游離而分解出氣體或部分元件擊穿電極對(duì)外殼放電等原因，使電容器的密封外殼內(nèi)部壓力增大，導(dǎo)致電容器的外殼膨脹變形，極易造成鼓肚現(xiàn)象和元器件擊穿、熔絲熔斷的故障。對(duì)于電容器運(yùn)行中故障的征兆，應(yīng)及時(shí)處理，避免事故蔓延和擴(kuò)大。

對(duì)運(yùn)行中的電容器應(yīng)進(jìn)行外觀(guān)檢查，發(fā)現(xiàn)外殼輕微膨脹時(shí)應(yīng)采取措施，膨脹嚴(yán)重的應(yīng)立即退出運(yùn)行，以免發(fā)生爆炸。對(duì)鼓肚的電容器嚴(yán)禁用降壓的方法繼續(xù)使用，因?yàn)閮?nèi)部擊穿處會(huì)不斷產(chǎn)生電弧，使體積更加膨脹而導(dǎo)致電容器爆炸。因此，運(yùn)行使用前一定要對(duì)電容器的產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。發(fā)生鼓肚的電容器無(wú)法修復(fù)，也不能繼續(xù)使用，必須更換合格的電容器投入運(yùn)行。

3.3 電容器爆炸

電容器內(nèi)部故障防護(hù)不完善。應(yīng)完善電容器內(nèi)部故障防護(hù)。對(duì)于高壓電容器組總?cè)萘坎怀^(guò)100kVAR 時(shí)，可安裝跌落式熔斷器。總?cè)萘繛?00－300kVAR 時(shí)，可安裝斷路器進(jìn)行保護(hù)。但電容器采用熔斷器保護(hù)時(shí)，熔體的額定電流不超過(guò)電容器組額定電流的1.5 倍。

無(wú)熔體保護(hù)。對(duì)于無(wú)熔體保護(hù)的高壓電容器，應(yīng)根據(jù)具體情況，采用內(nèi)部故障防護(hù)式，有分組熔體保護(hù)、雙Y 形接線(xiàn)的零相電流平衡保護(hù)、雙三角形接線(xiàn)及單三角形的零序電流保護(hù)。

電容器的運(yùn)行管理制度不完善。應(yīng)加強(qiáng)電容器補(bǔ)償裝置的運(yùn)行管理和維護(hù)，進(jìn)行定期檢查和巡視，發(fā)現(xiàn)元器件故障及時(shí)排除。

另外，還應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。電容器室應(yīng)符合防火要求，室內(nèi)不得使用木板、油毛氈等易燃材料。在電容器室附近配備四氯化碳滅火器消防設(shè)備，如遇電容器爆炸起火，應(yīng)先切斷電源。盡快制止火災(zāi)蔓延，嚴(yán)禁用水滅火。

運(yùn)行中電容器爆炸是一種惡性事故，一般在內(nèi)部元件發(fā)生極間或外殼絕緣擊穿時(shí)與之并聯(lián)的其他電容器將對(duì)該電容器釋放很大的能量，這樣就使電容器爆炸以致引起火災(zāi)。

產(chǎn)生爆炸的主要原因是極間游離（或者內(nèi)部游離）放電造成的電容器極間擊穿短路。電容器裝配適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)熔絲，其安秒特性就小于油箱的爆炸特性。當(dāng)電容器發(fā)生短路擊穿時(shí)，熔絲將會(huì)迅速熔斷，從而切斷電源，避免爆炸，防止著火將鄰近的電容器炸壞。

制造工藝不良，內(nèi)部元件擊穿；電容器對(duì)外殼絕緣損壞；密封不良和漏油；鼓肚；帶負(fù)荷合閘；溫度過(guò)高，通風(fēng)不良，運(yùn)行電壓過(guò)高，諧波分量大，操作過(guò)電壓等也會(huì)造成電容器爆炸。

星形接線(xiàn)的電容器組，由于故障電流受到限制很少發(fā)生爆炸現(xiàn)象。單臺(tái)保護(hù)熔絲是很重要的保護(hù)裝置，其安秒特性配置適當(dāng)即可防止油箱爆裂，因此，采用星形接線(xiàn)也是很重要的防爆措施。紙膜和全膜復(fù)合介質(zhì)的電容元件在局部放電后，絕緣紙?jiān)诟邷叵绿蓟Ｓ捎谔蓟埖母綦x會(huì)使放電維持一段時(shí)間，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氣體，如果沒(méi)有熔絲保護(hù)，油箱將會(huì)爆裂。全膜電容器則在放電后薄膜受到高溫作用熔化，使兩個(gè)電極接觸連接。而不發(fā)生電弧放電，也不會(huì)產(chǎn)生氣體引起爆炸，因此為了防爆應(yīng)該選用全膜電容器。

當(dāng)電容器發(fā)生爆炸時(shí)，必須更換新的相同型號(hào)的電容器。

3.4 電容器溫度過(guò)高

主要原因是電容器過(guò)電流和通風(fēng)條件差造成的。例如，電容器室的設(shè)計(jì)、安裝不合理所造成的通風(fēng)不良；電容器長(zhǎng)期過(guò)電流等等。此外，電容器內(nèi)部元件故障，電介質(zhì)老化、介質(zhì)損耗角增大等都可能導(dǎo)致電容器溫升過(guò)高。電容器溫升高影響電容器的壽命也有導(dǎo)致絕緣擊穿使電容器短路的可能。因此，運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視和控制電容器的環(huán)境溫度，如果采取措施后仍然超過(guò)運(yùn)行溫度時(shí)，應(yīng)立即停止運(yùn)行。環(huán)境溫度過(guò)高，電容器布置太密，可粘貼示溫蠟片或用溫度計(jì)及早測(cè)出溫升，改善電容器所在場(chǎng)合的通風(fēng)條件，可增大電容器間的散熱間隙。

頻繁切合，使電容器反復(fù)涌流作用，應(yīng)減小通斷次數(shù)，在線(xiàn)路停止使用時(shí)切斷電容器。

長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行，造成過(guò)載。應(yīng)更換電壓較高的電容器。

高次諧波電流影響，應(yīng)加裝串聯(lián)電抗器。

觸頭螺栓松動(dòng)，應(yīng)在停電時(shí)緊固螺栓。

電介質(zhì)老化，損耗增大，應(yīng)停止使用并進(jìn)行更換。

內(nèi)部部分串聯(lián)組被擊穿使電容量增大，應(yīng)更換電容器。

3.5 瓷套管破裂、外部損傷或搬運(yùn)時(shí)碰撞

應(yīng)在搬運(yùn)時(shí)妥善包裝、保持電容器直立、輕搬輕放，防止碰撞瓷套管。瓷套管破裂時(shí)應(yīng)更換，外殼損傷而滲漏油的可補(bǔ)焊，損傷嚴(yán)重應(yīng)報(bào)廢處理。

3.6 驗(yàn)收試驗(yàn)擊穿

電容器本身有缺陷或損壞，應(yīng)更換電容器，損壞不嚴(yán)重可進(jìn)行修理。

試驗(yàn)電壓過(guò)高或持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的數(shù)字試驗(yàn)。

測(cè)量電壓的方法錯(cuò)誤，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的數(shù)字試驗(yàn)。

3.7 電容器內(nèi)部有異常響聲

電容器在正常運(yùn)行情況下無(wú)任何聲響，因?yàn)殡娙萜魇且环N靜止電器又無(wú)勵(lì)磁部分，不應(yīng)該有聲音。

如果電容器在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)有“吱吱”或“咕咕”聲，則是由于電容器內(nèi)部有局部放電現(xiàn)象。這是電容器內(nèi)部絕緣崩潰的先兆，應(yīng)停止運(yùn)行，找出故障電容器并進(jìn)行更換。

3.8 瓷套管表面放電閃絡(luò)

電容器在運(yùn)行時(shí)，由于缺乏清掃和維護(hù)，其瓷絕緣子表面因污穢可能引起放電，原因是瓷絕緣有缺陷，表面臟污。對(duì)運(yùn)行中的電容器組，應(yīng)進(jìn)行定期清掃檢查，在污穢嚴(yán)重地區(qū)，還應(yīng)采取有效的防污措施，或者不安裝電容器。

3.9 運(yùn)行中電容器過(guò)電流

運(yùn)行中的電容器出現(xiàn)過(guò)電流是出于過(guò)電壓或高次諧波引起的。根據(jù)規(guī)定，電容器可在1.3 倍額定電流下運(yùn)行。由于允許電容器的電容值有±1.3%的誤差，因此，實(shí)際的允許過(guò)電流可達(dá)到1.4 倍額定電流。若電容器組的電流超過(guò)允許值，應(yīng)將電容器組從網(wǎng)絡(luò)中斷開(kāi)，并采取相應(yīng)的措施，排除故障后才能繼續(xù)運(yùn)行。

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