淺談10kV并聯(lián)電容器組常見故障的防范措施

陳友恒

摘 要：對10 kV并聯(lián)電容器組的常見故障進行了分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實際提出了10 kV并聯(lián)電容器組常見故障的發(fā)生原因，以及相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電容器；絕緣介質(zhì)；正弦波電壓；電容量

中圖分類號：TM53 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.158

電力電容器在具體的應(yīng)用過程中，常會發(fā)生各種運行障礙，進而對整個電力網(wǎng)絡(luò)無功系統(tǒng)運行的可靠性、安全性和正確性造成不良影響。因此，需要對10 kV并聯(lián)電容器組的常見故障類型和發(fā)生原因進行分析，同時，提出有針對性的應(yīng)對方法。

1 常見故障及其原因分析

1.1 電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的影響

電容器產(chǎn)生的熱量通常來源于絕緣介質(zhì)損耗，正弦波電壓下其表達式為：

. （1）

式（1）中：U為電壓有效值；ω=2πf，為角頻率；Cp為電容量；

，為介質(zhì)損耗因數(shù)。

如果電容器內(nèi)有諧波分量存在，則其介質(zhì)耗損可以表示為：

. （2）

由此可見，隨著諧波次數(shù)的增多、諧波含量的加大，電容器產(chǎn)生的熱量也越來越大。從實際生產(chǎn)過程中的檢測數(shù)據(jù)看，在10 kV并聯(lián)電容器組中，對電容器組運行安全性產(chǎn)生影響最大的就是三次諧波等諧波分量。因此，在電容器的使用中，諧波的出現(xiàn)會加大絕緣介質(zhì)的損耗，進而縮短電容器的使用壽命，嚴重時還會直接引發(fā)電容器熱擊穿。

1.2 設(shè)備質(zhì)量產(chǎn)生的影響

1.2.1 電容器本身質(zhì)量不合格

隨著群爆電容器組分析研究的逐步深入，故障后電容器大面積燒毀或燒損問題引起了人們的廣泛關(guān)注。分析結(jié)果顯示，故障電容器的額定值、容值比和電容器的絕緣電阻等方面都存在明顯的質(zhì)量缺陷。

1.2.2 熔斷器設(shè)計存在缺陷

通常情況下，在熔斷器熔斷后，彈簧會帶動熔絲與消弧管分離，管內(nèi)氣體會被電弧分解，從而將電弧吹滅；電弧的長度增加、電阻加大，也會使電弧快速熄滅。由于現(xiàn)階段10 kV并聯(lián)電容器組多使用外熔絲，其生產(chǎn)廠家數(shù)量眾多，產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量參差不齊，很多產(chǎn)品都存在著設(shè)計和質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致其開斷性能差，易造成誤動或拒動現(xiàn)象，嚴重時還會直接引發(fā)電容器組群爆。因此，作為電容器內(nèi)部故障的主要保護措施，外熔絲的可靠性和安全性直接關(guān)系著電容器運行的穩(wěn)定性。結(jié)合生產(chǎn)實際可以發(fā)現(xiàn)，我國使用的熔斷器在下述2個方面存在明顯的缺陷：熔斷器內(nèi)消弧管的質(zhì)量達不到迅速熄弧的要求；熔絲與銅絞線之間的壓接頭面積無法達到電流的運行標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 真空斷路器選擇不當(dāng)

我國使用國產(chǎn)真空斷路器投切的10 kV并聯(lián)電容器組占有

很大比重。部分國產(chǎn)真空斷路器存在質(zhì)量問題，導(dǎo)致在投切電容器組時發(fā)生多次重燃，引起重燃過電壓，進而導(dǎo)致電容器組大面積損壞。

1.3 運行環(huán)境造成的影響

長時間運行在高溫環(huán)境中會使電容器的絕緣性能大大降低，同時，老化速度加快，且電容器運行時產(chǎn)生的熱量不容易散發(fā)出去，導(dǎo)致內(nèi)部壓力急劇升高，進而引發(fā)故障。此外，污染嚴重的并聯(lián)電容器的絕緣性能也會下降，容易造成污閃。

2 10 kV并聯(lián)電容器故障的應(yīng)對措施

2.1 采用高質(zhì)量的電容器

從近年來的電容器故障研究結(jié)果看，對于經(jīng)常發(fā)生群爆現(xiàn)象的電容器組，即使從外觀和試驗結(jié)果上看，某些電容器是正常的，但其工作壽命可能已經(jīng)到達臨界值，在運行過程中易使電容器組再次發(fā)生故障。因此，電容器的選擇應(yīng)優(yōu)先考慮經(jīng)驗豐富、質(zhì)量過硬的廠家，同時，存在質(zhì)量問題的電容器應(yīng)全面更換。

2.2 提高熔斷器的質(zhì)量穩(wěn)定性

對于電容器外熔絲的選擇，要考慮質(zhì)量有保障、口碑較好的廠家。對于運行了一定年限的外熔絲，要及時進行全面更換。安裝時應(yīng)按照技術(shù)規(guī)范的要求，避免因安裝不到位而降低外熔絲的可靠性。此外，在設(shè)計新變電站時，可選擇質(zhì)量可靠的采用內(nèi)熔絲的電容器，這可很大程度上降低電容器組故障的概率。

2.3 選用適合頻繁投切的真空斷路器

對于經(jīng)常發(fā)生故障的10 kV并聯(lián)電容器組，應(yīng)對其搭配的真空斷路器進行檢查，將重燃率高的真空斷路器淘汰。在設(shè)計新安裝的電容器組時，優(yōu)先選用質(zhì)量可靠、重燃率低的真空斷路器。

2.4 避免電容器組受到諧波影響

從特定范圍內(nèi)變電站的實際情況出發(fā)，可從下述3個方面制訂諧波防治措施：①對處在諧波嚴重地區(qū)且故障發(fā)生率較高的電容器組加以改造或更換；②協(xié)助用電客戶，指導(dǎo)其對產(chǎn)生諧波的設(shè)備進行改造或更換；③在設(shè)計新安裝的電容器組時，設(shè)計人員需要從當(dāng)?shù)刂C波的實際情況出發(fā)進行監(jiān)測，按照監(jiān)測結(jié)果采取相應(yīng)的控制措施。

2.5 改善電容器組的運行環(huán)境

一方面，要對電容器室的環(huán)境溫度進行控制，在設(shè)計安裝電容器時，需要保持每個電容器之間至少有50 mm的間距，同時，在電容器室內(nèi)裝設(shè)具備溫度控制的通風(fēng)系統(tǒng)，在室溫達到一定高度后，通風(fēng)系統(tǒng)會自動啟動，降低室內(nèi)溫度；另一方面，保持電容器室的環(huán)境衛(wèi)生，保證其有效的絕緣。

3 結(jié)束語

10 kV并聯(lián)電容器是現(xiàn)階段我國采用的最先進的無功功率

補償設(shè)備，且該設(shè)備對供電企業(yè)的日常運轉(zhuǎn)具有重要意義。然而，在10 kV并聯(lián)電容器組的使用過程中，常會出現(xiàn)各種故障，進而對電容器組的運行產(chǎn)生不良影響。因此，10 kV并聯(lián)電容器組的運維管理人員需要及時對故障發(fā)生的原因進行總結(jié)分析，進而采用有針對性的處理措施，保證電容器組運行時的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]廖繼庭.10 kV并聯(lián)電容器組的故障分析及應(yīng)對措施[J].電器工業(yè)，2010，1（9）：66-67.

〔編輯：張思楠〕