一起3 5 k V并聯電容器組群爆事故分析

董萬光，張 建，陳 虎，郝學磊

（聊城供電公司，山東 聊城 252000）

0 引言

作為變電站內無功補償的重要設備，并聯電容器組主要用來對電力系統提供無功功率補償，提高功率因數。變電站內一般采用就地并聯電容器組成電力電容器組，以減少損耗、壓降，改善電能質量、電網運行穩定性。在運行過程中，電容器組保險絲熔斷的現象時有發生，同時電容器組可能發生群爆現象［1-4］。

1 事故經過

為確保電網度夏的穩定運行，2013年5月對電力設備開展帶電測試工作。5月12日，在對該站進行紅外測溫時，發現該組C相編號為78852電容器的熔斷器熔絲與熔絲座間有過熱點（圖1），與其他相相比溫差在15 K左右。 根據DL/T664—2008《帶電設備紅外測溫診斷應用規范》判定為一般缺陷，隨即對其加強紅外檢測，復測溫差為15 K。 6月17日，天氣狀況良好，且無相關操作，15：54，I組電容器保護動作，檢修人員趕到現場發現35 kV電容器Ⅰ組發生群爆事故。

I組電容器的熔斷器大部分損壞，部分熔斷器樹脂管發生爆裂或脫管現象；I組電容器組的7個電容器發生不同程度的損壞，其中B相編號為78818、78777，C 相編號為 78785、78817、78852、78840、78767電容器發生爆炸，電容器的進線套管被爆炸沖擊力破壞，碎瓷片散落在四周，且電容器殼體有脹裂、燒毀、滲油的現象（圖2）；A相氧化鋅避雷器放電計數器顯示1，B相為3，C相為5；后臺微機保護記錄，顯示差動保護故障記錄（表1）。

圖1 熔斷器紅外測溫

圖2 電容器爆炸

2 事故分析

35 kV并聯電容器組型號為TBB35-15000/500-

ACW，接線形式采用中性點不接地單星形接線方式（圖3），由編號1到10的10個單只電容器分兩層，每相的上層5個電容器經外熔斷器與35 kV（相電壓約為20 kV）系統相連，下端并聯后作為下層電容器的輸入端，并與鐵架焊接，電容器的外殼與地之間的電位差約為系統運行相電壓的一半，即10 kV。

表1 耿莊I組電容器35C1保護動作情況

圖3 電容器組接線方式

圖4 熔斷器結構

為確定外觀完好、無異常的單只電容器是否有損傷，對其逐個充分放電后進行極間絕緣電阻、電容量及極對殼的絕緣電阻值測試，發現除C相一電容器電容量超標外，其余電容器電容量、絕緣電阻測量值與出廠值基本一致，符合規程規定。MOA、消弧線圈試驗測試數據與上次例行試驗相當。

表2 電容器組電容量測試結果 μF

熔斷器群爆，一定是過電流作用的結果；電器大面積損壞，一定有高的過電壓出現過。熔斷器結構如圖4所示，C相78785電容器熔斷器熔絲和尾線的壓接點發熱，原因可能是熔絲和尾線接觸面不足或壓接面的壓接壓力沒有達到相關的要求。

電容器組中，每個電容器都儲有能量，由于設備的長期運行，隨著時間的積累，斷路器滅弧管局部碳化、開裂或受電弧高熱產生的壓力不足使尾線不能快速噴射而出，致使滅弧性能下降或失效，電容器熔斷器在動作過程中產生重燃過電壓，C相78785電容器由于注入能量超出正常的允許范圍使其內部元件在高電壓的作用下發生元件擊穿，擊穿后，電容器組內部的電流方向發生變化，同時非擊穿電容器對擊穿電容器電容放電，形成故障電流，由于電容放電電流較大，在放電電流和電動力的作用下，該層與之并聯的其它電容器的熔斷器部分或者全部熔斷，使故障相上下兩層電容器電壓分布不均勻，全相大部或全部電壓轉移到故障層熔斷器斷口，使斷口恢復電壓成倍上升，導致熔斷器熄弧后又重燃。電容器擊穿，熔斷器重燃，在電容器組內部引起能量轉移與交換，在其它健全電容器上產生很高的故障過電壓，故障相電容量變小，使電容器組三相阻抗不平衡，承受的故障電壓更高，致使電容器大面積損壞。此外，發熱導致環氧樹脂管外管發熱龜裂、絕緣強度明顯下降，與端帽連接的環氧樹脂機械強度下降，在開斷大電流時，產生高壓力氣體易出現爆管現象。

另外，根據熔斷器的內部結構分析，發現其尾線過長，導致管體內的尾線在彈簧的作用下被噴逐出后可能與電容器的外殼接觸，造成電容器端子與外殼之間短路，從而引起電容器組三相的內部的暫態過電壓，使其爆裂，同時使其它各單元電容器上產生過電壓。

綜上所述，電容器的熔斷器質量問題是本次事故發生的主要原因，熔斷器產品因材料及生產工藝問題造成熔斷器熔絲的安秒特性標準偏差值存在不同程度的誤差，使得熔斷特性存在分散性，導致熔斷器沒有起到切斷電壓保護電容的作用，使部分電容器由于過電壓作用而損壞；熔斷器的尾線過長，可能在某個熔斷器誤動或其它原因使熔斷熔斷器的尾線與電容器外殼部分接觸，形成電容與外殼短路，進而造成電容組內部的過電壓；電容器的熔斷器底座過熱現象較為普遍，長期的過熱影響下破壞了熔絲材料的物理性能，使熔斷器的性能逐漸降低，不能迅速滅弧。

3 防范措施

選用與電容器匹配的熔斷器，加強對熔斷器滅弧管的檢查，熔絲熔斷后要認真查找原因，電容器組不得使用重合閘，跳閘后不得強送電，以免造成大面積損壞的事故。按規程規定嚴格巡視運行中電容器組，檢查電容器有無滲、漏油現象及箱殼有無膨脹，套管是否清潔完整，是否有裂紋，是否有異響。加強運行并聯電容器裝置的紅外測溫工作，掌握其運行狀況，對存在缺陷的及時處理，確保消缺質量。加強系統電壓和電網高次諧波成分的運行管理，在變電站裝設消諧裝置。在電容器組中性點加裝過電壓阻尼裝置，以降低操作過程中的過電壓和涌流［7-9］。

4 結語

與同電壓等級的電力設備相比，并聯電容器的絕緣水平偏低，目前電容器的熔斷器質量還有待改進，內部元件發熱較多且散熱不佳，在變電站內屬于可靠性偏低的電器［10］。因此，應加強并聯電容器組的安裝、巡查及檢修力度，發生故障后應認真分析，找出事故原因，并對其它電容器進行排查。

［1］ 陳家斌.電氣設備運行維護及故障處理［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［2］ 陳天翔.電氣試驗［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［3］ 陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術［M］.北京：中國科學技術出版社，2001.

［4］ 王兆安.諧波抑制和無功功率補償［M］.北京：機械工業出版社，2006.

［5］ GB 11024.3—2001 標稱電壓1 kV以上交流電力系統用并聯電容器第3部分：并聯電容器和并聯電容器組的保護［S］.

［6］ GB 11024.1—2001 標稱電壓1 kV以上交流電力系統用并聯電容器第1部分：總則性能、試驗和定額安全要求安裝和運行導則［S］.

［7］ 胡海安.運行中發生電容器組熔斷器全爆的故障分析［J］.電力電容器與無功補償，2009，26（8）：35-37.

［8］ 洪金琪.單臺并聯電容器保護用熔斷器試驗情況及使用問題的分析［J］.電力電容器，2004，12（2）：41-43.

［9］ 張軍陽.并聯無功補償電容器組熔斷器群爆現象分析和對策研究［J］.電力電容器與無功補償，2008，23（2）：49-53.

［10］ 王文洪.并聯電容器組熔斷器“群爆”故障分析［J］.電力電容器，2007，36（2）：51-53.