電容器常見故障的處理和預防對策研究

趙希希

摘 要：影響電容器運行的因素主要有工作電壓，工作電流與諧波，環境溫度。本文分析了電容器常見的滲漏油現象，鼓肚現象，保護動作，爆炸，電容器溫度過高，電容器異常響聲等故障及其處理方式。提出了合理選擇電容器及其接線方式；保證合適的運行溫度，諧波控制；電容器要進行安全操作；加強巡視和檢查等電力電容器故障的預防措施。

關鍵詞：電容器 故障 處理 預防對策

中圖分類號：TM531.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0103-02

電容器是電力系統中大量使用的一種設備，它的合理應用關系著整個電網的安全，同時在保證輸電質量的情況下，它的無功補償性質可有效降低能量損耗、調節整條線路的電壓。日常生活以及工業生產中，電容器故障屢見不鮮。一方面由于電容器屬于損耗元件，長時間的工作導致結構老化；另一方面主要是人為因素，操作不當加上電容器本身設計存在缺陷，導致其使用壽命非常短。因而，為保障電網的安全和穩定運行，有必要采取有效措施來應對電容器的故障問題，從而提高電容器的工作效率和使用壽命。

1 影響電容器運行的因素

電容器除了生產質量要過關以外，運行時還受到許多外界因素的影響，如電壓、電流以及外界溫度等。其中伴有閃電的陰雨天、人為地操作不當、運行方式的調整都會導致電壓忽高忽低，非常不穩定；電流的變化一般是由于一些諧波的介入，導致線路中可用電阻的變化。電容器存在的故障問題，為工業生產和人身安全埋下了隱患。

1.1 工作電壓

工作電壓的不穩定很大幾率導致電容器出現故障，尤其是電壓過大，超出一定范圍需要馬上斷開回路，否則會造成整個線路的癱瘓。

1.2 工作電流與諧波

工作電流的激增原因一般分為三種情況：一是線路電壓的升高或特殊負荷的接入，使得電容器的工作電流瞬間變大，超出承載范圍；二是一些諧波、非正常頻段波的介入，引起線路中出現過電流，對電容器損害非常大；諧波主要是由諧波電流源產生，一般在非線性設備上比較常見；三是由于基波過電壓和諧波過電流一起引發的電容器故障。

1.3 環境溫度

電容器的正常運行對外界環境要求比較嚴格，溫度不適中會引起不同級別的故障。電容器長時間的工作產生大量的熱，造成自身溫度過高，電容器內部元件極有可能燒毀，造成線路癱瘓；而如果環境溫度太低，電容器內的油的活性無法被激發，失去絕緣作用，輕易就被線路中的高壓電流所擊穿。

2 電容器常見故障分析及應對策略

2.1 對滲漏油現象的分析及相應處理

電容器是全密封設備，實際生產的不合格或者使用時沒有及時維修，很容易造成電容器密封不嚴的現象。而密封不牢固出現最普遍的故障就是滲漏油，使得油箱內部的油質量不純，絕緣能力大大減弱，危害極大。由于生產工藝的不完善，油箱焊縫和套管處的焊接不牢固，很容易造成油泄漏。

套管處螺栓和帽蓋的焊接屬于低強度式的機械焊接，施加的力稍微大些就會造成脫落；有的電容器采用硬母線連接的方式，使螺栓受力，溫度變化伴隨著受力情況也發生變化，很容易破壞零件之間的連接；另外搬運時操作不合適也會使焊縫開裂，例如直接提套管、運輸過程顛簸等。

為解決以上情況的發生，從而保證電容器和正常工作，檢修人員應采取措施，加強管理，對不同滲漏問題提出針對性的策略。

2.2 鼓肚現象的分析及處理

電容器所有故障中，鼓肚現象屬于最為常見的一種。電容器工作時，溫度會發生很大的變化，設備內部發生劇烈的物理變化，外殼很容易發生膨脹或收縮，這也實屬正常。但當內部發生局部放電，絕緣油發生化學反應，產生大量氣體，箱內氣壓升高，箱壁膨脹變形，形成明顯的鼓肚現象。鼓肚現象的發生主要是由于生產工藝不合格，一些內部零件質量差，電容器油起不到絕緣效果，另外工作場強要求嚴格，普通的車間生產很難達到標準，這樣生產出來的電容器，在實際應用中，電極邊緣、拐角和引線與極板接觸處，場強和電流過大很容易擊穿熔絲或過熱燒傷絕緣。此外，過電壓很容易造成線路中的局部放電現象，對電容器損壞相當大。所以選取電容器一定要把好進貨關，避免因鼓肚而減少電容器的使用壽命。

2.3 保護動作及其處理

電容器的運行需要接入三相電，電容的不同很容易造成三相電流不穩定，使電容器跳閘而斷開整個回路；一部分電容器采用的是熔斷器保護，一些故障的發生使熔斷器熔絲熔斷；人為操作不當，致使電容器產生過電壓，觸動保護保護裝置，跳開斷路器。因此，應對不同情況的保護動作，可以采取相應的處理辦法：

（1）電容器使用久了，電容值會發生改變，要派專業人員定期檢測與維修。

（2）為解決三相容量分配不均的現象，在安裝電容器組之前，對電容量要進行有效地計算，使三相誤差不超過某一相電容量的5%；裝有繼電保護的裝置，對運行電流都有一定的限制，最初調試時應平衡電流誤差，減少保護裝置的運行次數；為避免類似情況的在發生，應測量電容器極對外殼絕緣電阻，大小不應不低于2000 MΩ。

（3）電容器只有在額定電壓下，才能最大限度發揮其功能。線路電壓過高、過低，電容器都達不到預定的效果，時間久了，還會造成電容器損壞，減少其使用壽命。

（4）采用熔斷器作電容器保護時，對熔體的材料選擇要慎重，一般熔體的額定電流不應超出電容器額定電流的30%；高次諧波和涌流對電容器影響非常大，在上電容器上安裝串聯電抗器，可以有效解決類似問題。

2.4 爆炸的原因分析及處理

電容器外殼材料的機械韌度比較適中，承載能力有限，當電容器內部極間游離放電，電容器極間被擊穿，殼內能量瞬間升高，很容易沖破外殼造成爆炸。爆炸的能量源泉是并聯的電力電容器的放電電流。此時，保護裝置運行，避免引發線路中其他電容器的爆炸，引發一連串事故的發生。endprint

近年來，由于生產工藝上的完善，電容器很少出現爆炸現象。電容器配備相對應電流的熔體，其安秒特性就會非常小，能量不足以沖破油箱。由于故障電流受到限制，星形接線的電容器組也很少發生爆炸現象。我們可以看出熔絲保護對電容器的正常運行有著很大的作用，只要其配置適當，安秒特性小雨爆裂特性，就能有效防止爆炸現場發生。另外，紙膜和全膜電容器的極間擊穿短路引發原因相同，但是工作原理卻是不同。局部放電后，絕緣紙在高溫下碳化，絕緣性能減弱，且會產生大量氣體，沖破油箱，發生爆炸。在高溫下，全膜電容器的薄膜開始熔化，兩端電極隔著薄膜家畜，不會產生放電和化學反應，更不會引起爆炸，所以全膜電容器具有防爆功能。

2.5 電容器溫度過高的處理

很多原因都會導致電容器溫度過高而引發故障。其主要原因是由于線路電壓過高，造成高次諧波的流入，使電容器電流超過額定工作電流。另外，由于工作環境的限制，電容器介質損耗、不斷老化，導致電容器溫升過高，進而影響其使用壽命。

一般來說，氣候變化和電容器工作效率的大小都會造成電容器室的環境溫度發生變化，應在電容器高度的2/3處（散熱條件最差處）裝設溫度計，外殼處粘貼示溫蠟片，指派專門人員定期觀察，溫度異常時，采取必要的通風、降溫措施，調節環境溫度，保證電容器的正常運行。

2.6 電容器異常響聲及處理

假如電容器工作時發出特殊響聲，說明設備已經出現了故障。如運行時伴有“滋滋”聲，則表示極板尖端在放電。而“咕咕”聲是設備發出的危險警報，表明電容器外部或內部有局部放電，極板馬上被擊穿，因此立即停止運行，查找原因。

處理類似問題時，應首先斷開電源及電容器的上、下刀閘。對于有熔斷器的設備要先取下其熔絲管。然后比較重要的一步就是進行人工放電，損耗掉線路中殘余電荷。放電時，要嚴格遵循規定的操作流程，放電直至無火花和無聲音結束。最后，將接地線恢復到原位。

即使做到以上步驟也不能保證維修的絕對安全，因為電容器內部斷線或熔絲熔斷，以及長時間工作造成的引線接觸不良都有可能引發電容器故障。而人工放電后電容器本身還有殘余電荷，不能輕易拆卸。所以，運行或檢修人員必須帶好絕緣手套在開始工作，用短路線短接的方法，卸載電容器殘留載荷。此外，必要時對串聯接線的其他電容器也要進行放電處理。總之，為避免施工的安全，造成不必要的損失，必須要把與電容器的電荷全部方盡。

3 電力電容器故障的預防措施

3.1 合理選擇電容器及其接線方式

單臺保護熔斷器在實際應用中具有一定的限制性，不能及時開斷，加大了電容器的爆炸概率。在內部故障發生時，單臺熔斷電容器觸發保護裝置后，熔斷電流自身的能量產生的氣體能使得電弧瞬間熄滅，斷開整個電路，完成保護工作。理論上講，只要故障電容器中熔斷器能夠成功開斷，油箱是不會爆炸的。但是由于電容器長時間的運行，滅弧管受潮發脹，熔斷器無法完成滅弧。此外還有生產工藝不當或安裝不合格，尾線容易被卡住，不能迅速彈出開斷電容器。

減少電容器故障發生的有效措施，除了安裝保護裝置之外，合理的接線方法也算是一個好辦法。電容器組的接線方式有很多種，可分為雙星形接線、單星形接線、角形接線等。其中雙星形接線在實際應用中比較普遍，而且能夠最大限度防止故障的產生。對比星形接線和角形接線，電容器組進行角形接線，必須承受來自線路中的線電壓，發生故障時，三相被擊穿形成短路，之間的電流過大，能量驟升，沖破油箱的束縛，發生爆炸；而電容器采用星形接線，其中一相被擊穿時，另外兩相可以起到調節作用，限制電流，采用星形接線且中性點不接地的方式，不僅方法簡單，可控性強，不受其他因素的干擾，是應對內部故障的一種有效解決方法。

3.2 保證合適的運行溫度，諧波控制

（1）電容器的標準工作溫度是-50℃～+55℃之間。對于我國大部分地區，電容器主要會由于溫度過高引發故障。因此，應隨時監視和控制電容室內的溫度，優化其工作環境，加強通風，降低室內溫度，避免由于負荷過大造成短路或者爆炸。

（2）我國電容器安裝規定：電容器正常運行時，電流不得超過額定電流的30%。但是隨著信息化時代的發展，電網中存在越來越多的諧波，很容易引起電容器的電流過大。目前，為有效控制諧波，人們經常在回路中裝設適當參數的阻尼式限流器或串聯電抗器來避免諧波的干擾。必要時，可在電容器上串聯適當的感性電抗來防止過電流的產生。

3.3 電容器要進行安全操作

（1）在線路停電和全線復送電時，要按規定的步驟對電容器進行操作，電容器開關和各路出線開關的操作順序不能亂，停電時應先斷電容器，后斷開各線路；復送電時，先合各線路，再合電容器。

（2）全線出現事故停電時，應保持電容器的處于關閉狀態。

（3）電容器斷路器跳閘后，沒查明故障原因不得強送電，如果熔絲損壞，不得更換熔絲送電。

（4）電容器放電時，一定要放盡，至少應放電3 min。合閘后如果線路存在大量電荷，強大的電流沖擊很容易引起爆炸。

（5）為了檢查、修理的需要，維修人員一定要帶絕緣手套，避免接近電容器時，對人生安全造成威脅。

3.4 加強巡視和檢查

對運行中的電容器組應進行日常巡視檢查，排除設備故障和安全隱患。在發生熔絲熔斷、斷路器掉閘等現象后，要及時報告上級，進行斷電維修，必要時更換設備。

（1）變電站的工作人員要擔負起責任，堅持電容器組的日常巡視檢查，做好相應的維修工作。針對電容器受溫度影響較為嚴重這一特點，夏季的巡視工作安排在中午進行，其他季節可在電網電壓最高時進行；如果一些必要的檢查需要斷電，可以和業主協商進行短時間停電。實際檢查時，首先觀察有無漏油的痕跡，電容器內部是否有奇怪的聲音，以及示溫蠟片的熔化情況；針對容易出現故障的部位，檢查時應該多加注意，如電容器外殼、熔絲等；利用溫度表、電壓表、電流表等有效數據進行合理分析，排除故障。人工放電時，值班人員注意相應的保護措施，懸掛臨時接地線。

（2）一般來說，電容器組需要每個月都進行一次停電檢查。除日常檢查任務外，還要細微觀察零部件的松緊及接觸情況，；檢查線路是否存在潛在的缺陷；清理電容器的內部微塵，以免灰塵阻礙極板間的絕緣效果；保護裝置中的接地線是否著地；檢查繼電保護裝置的彈簧是否能正常彈起；檢查電容器組的斷路器、饋線等

（3）當電容器組保護裝置工作后，斷開電容器組開關，立即進行特殊巡視檢查。室外運行的電容器組，更容易受惡劣天氣的影響，應加大巡查和定期檢修力度。必要時應重新對電容器進行性能檢測，對于熔絲熔斷、斷路器跳閘等類似故障，找不出原因之前不能合上電容器開關，避免燒壞電容器組的其他設備。

4 結論

電容器常見故障分有滲漏油現象，鼓肚現象，保護動作，爆炸，電容器溫度過高，電容器異常響聲等，針對這些問題提出了解決對策。為了做到防治結合從合理選擇電容器及其接線方式；保證合適的運行溫度，諧波控制；電容器要進行安全操作；加強巡視和檢查四個方面提出了電力電容器故障的預防措施。

參考文獻

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