關于66 kV高壓并聯電容器的故障分析

趙銀鍇

摘 要：在高壓輸配電系統中，電容設備以并聯結構形式工作，是電力專業人員經常采取的提高電力輸送質量的有效手段，電容設備的運行質量，直接影響整個高壓配電系統的輸配電質量。文章結合某一電力企業的66 kV高壓并聯電容設備發生的一系列故障，從產品設置、制作工藝、硬件質量以及在發生故障時的狀態進行詳細分析，并提出一些相應的建議。

關鍵詞：66 kV；高壓并聯電容器；故障分析

現階段高壓并聯電容器的應用極已經逐漸實現在電力系統中的廣泛應用，不僅可對電網功率因數進行有效提升，同時也可促使電網電壓質量進行大幅度提高，也可以將其認定為一種特定的形式，主要對電網的無功電率進行補償，這對高壓電器運行狀況有著不可替代的重要作用。本文主要針對66 kV組合高壓電容器的事故進行科學分析，這對類似事故的處理有極大的促進作用。

1 故障點的情況分析

根據解剖的電容器元件，故障點的情況可以歸納出4種：（1）內擊穿。從元件內部向外擊穿，特點是外表擊穿點小，里面擊穿點越來越大（多層），且呈現大面積燒熔狀態。（2）外擊穿。從元件外部向內擊穿，特點是外表呈現大面積燒熔狀態，里面擊穿點越來越小（多層）至沒有。（3）帶擊穿。當元件內擊穿到外表面或外擊穿時，其臨近元件外表面絕緣被破壞發生擊穿現象。（4）全擊穿。特點是擊穿點基本全被燒熔，元件間絕緣紙被燒壞，出現大面積跨元件的燒熔現象。

2 故障分析

2.1 產品設計參數

對于故障的診斷，最主要的是要觀察電容設備，看表面標明的各項參數是否符合66 kV高壓配電標準，還要在硬件上看容器設備是否有組件上的損壞和缺失。所以這就需要廠家相關人員從專業角度，向變電站工作人員明確發生故障的電容器包括電容和電壓以及電場強度等設置情況；其次，結合DL/T840，GB/T11024及廠家的企業標準的相關要求對以上參數進行對比，沒有發現設計參數的問題。

2.2 產品生產工藝質量

電容設備在制造工藝上出現問題也容易引起電力故障，這就需要從故障電容設備整體的制作技術進行專業診斷。經過專業人員對故障電容設備剖析，很容易觀察到其中薄膜的不規整甚至于出現打皺情況，從而明確判定電力故障與此有關。那么據廠家相關人員指出，對于薄膜的不規整，主要歸因于電容設備在制作過程中出現的異常情況，也就是說電容設備在卷制期間，由于兩種膜韌性不同，而導致皺褶現象在所難免。

2.3 產品結構、材料質量

從專業角度來說，電容設備構架分為兩個方式，一個是隱箔式，另一個是凸箔式，目前前者在電業應用中已不多見。因此本次故障電容設備屬于凸箔式。專業人員從故障表面上總結出，在電容設備制作過程中，電極的引出焊接環節沒有進行明確的標明，以至于在帶有分閘總閘的并聯組件間出現電極反裝的現象，然而凸箔式的電容設備組件間由大量薄膜包裹，也就是說在這樣條件下，也不會因電極反裝現象而引起故障。但是在異常狀態下就要另當別論，比如在電力故障中經常出現的擊穿問題，如果在異常情況處出現擊穿情況，后果會比較嚴重，甚至導致整個組件的擊穿。那么在組件間如果沒有電極反裝的情況，也就不會存在組件電位的差異，更不會因此而發生重要故障。

2.4 外熔絲質量

從故障的顯現狀態來看，需要對溶絲進行診斷，發生故障的電容設備屬于外溶絲框架。故障發生后，在A相、C相框架和外絕緣子存在電弧放電現象，A相、C相在各自的二個串聯段中都有部分電容器發生了貫穿性擊穿，導致外熔斷器群爆。據專業相關人員指出，這種故障的出現屬于意外情況，之前整個電容配套設備都處在正常運作的狀態，除其中的電容設備出現擊穿現象，如果這時外熔絲沒有得到繼電保護動作的阻斷，就會不可避免地引起更大故障的一觸即發。

在電容設備生產過程中，加入外熔絲的目的是為避免因單個電容發生擊穿而波及整個并聯電容器設備故障。顯而易見，在事故出現期間，其中單個電容設備出現擊穿情況下，外電熔絲如果沒有得到繼電保護動作的阻斷，就會直接引燃周期性電弧，直到整套并聯電容發生故障，也就是說這樣的故障是由外電熔絲缺陷引起。

2.5 電容器元件損壞情況

從電容設備配套并聯整體來看，13個串聯段以并聯的形式被分成4組，如果某個位置的單個組件發生擊穿情況時，那么就會涉及這一串聯段運行因故障而停止。在這樣的情況下，電容的容量以及整個配套結構的串聯部分電流、電壓都會上升8%以上。在通常情況下，串聯部分電流電壓在提高8%狀態下運行無關緊要，然而在其中單個組件發生故障的狀態下，整個配套結構就會因在超負荷的狀態下運行而引起更大的事故，電容器元件內部結構如圖1所示。

2.6 故障原因

據專業人員的分析，從整體故障表面來看，故障期間沒有發生嚴重的貫穿情況。然而經診斷，B相線上有電容設備組件內絕緣而產生擊穿情況。A相線和C相線還出現了電弧情況，更需要注意的是，在A相、C相線上串聯段都存在著較明顯的貫穿痕跡，從這個角度上來說，在故障后期貫穿性損傷還是不可避免地發生。

（a）原件內部原理接線 （b）原件內部實體接線

圖1 電容器元件內部結構

在整套并聯電容器結構運行期間，專業人員沒有從中發現故障的跡象，在這種條件下并聯配套結構照常運行，不可避免地使得其中的電容設備在超負荷狀態下運行，這樣就直接破壞了其中的絕緣系統，繼而整個并聯結構其他部分也受到牽連，比如因繼電保護動作的缺乏和絕緣破壞繼續蔓延，都會引發大面積損傷，甚至導致并聯結構的全部燒毀。

經專業人員對第二次發生事故的狀態診斷，可以明確判定，一號組中的電容設備有兩臺是在近期事故后替換的，但是其中的絕緣系統還處于正常狀態，只是由于這次繼電保護動作缺乏引發短路而導致的質量上的損傷，當然質量上問題也包括出廠時狀態，在電容設備的絕緣系統遭到破壞的同時，也就失去了對隱患的抵抗能力，繼而不可避免地引發電弧和整個配套結構的燒毀。endprint

在實際對故障狀態進行分析時，可將現場檢查情況作為主要依據，電容器在出現第二次故障時只有兩臺電容器為第一次故障后更換，同時需要注意的是，這兩臺電容器的絕緣設置是始終維持在正常的狀態下的，只是存在漏油和套管破裂現象，引起上述現象出現的主要原因就是外熔斷器群爆，外熔斷器存在質量問題也對上述現象有直接影響。電容器在發生故障時不能實現對故障點的有效隔離，尤其是在外部發生電弧閃絡時，電弧重燃現象就是在此基礎上出現，同時也在一定程度上加大電容器元件被擊穿的可能性[1-2]。

3 建議

經過專業人員對事故現場的進一步診斷分析，主要總結出以下兩點因素。

（1）首先是在電容設備的質量方面，在電容設備的制作過程中，由于其中某個環節的疏漏而導致的產品絕緣部分的不完善狀態，這樣的問題從表面上看，與正常產品沒有什么不同。但是如果將這樣的產品安排到高壓配電系統中工作，期間存在問題的產品就會對隱患及故障的敏感性提高而抵抗力下降，也就是說問題產品會非常容易受到損傷。在故障發生時，如果因繼電保護器缺乏對隱患的敏感性，或者是各種因素導致不能及時發現問題，而使得產品帶著隱患持續運行，這樣勢必會由于產品設備抵抗力下降，從而導致整個配電系統更大程度的燒毀。

（2）其次是在一次事故期間電容設備組件出現的擊穿和電弧問題，使得相線間產生電流短路，在這種狀態下高壓配電系統繼續運行，就會直接引起電熔絲斷裂而導致電力設備的損傷。另外，如果外熔器自身存在著功能上的缺陷，在運行期間，繼電保護器沒有及時對故障發出阻斷性警報，這樣也就不可避免地引發電力設備的損壞，乃至更大電力事故的發生[3]。

4 結語

綜上所述，引起這兩次電力事故的因素是多方面的，因此重點需要注意以下兩個方面。（1）首先在產品生產過程中，需要對其中可能出現的誤差，提前做出規避性的措施或者是事先規劃出臨時解決方案，對于生產流程的各個環節必須注意嚴守質量關，并且在生產的最后環節，由專業人員進行全方位的檢測，從而防患于未然，以保證電容設備的運行安全。（2）其次是在電容設備運行過程中，一定要從安全的角度出發。如果是利用外溶斷器，其中單個電容器發生擊穿必須要停止運行，并且將故障電容設備替換為正常電容設備。廠家推薦該組電容器的差流保護定值宜取0.4 A，必須在結合實際情況的基礎上借助先進的科學技術將其數值保持在合理范圍內。

[參考文獻]

[1]徐岳軍，陳沖.高壓并聯電容器裝置的保護整定問題分析[J].中國高新技術企業，2016（16）：73-74.

[2]丁國成，李偉，王來善，等.一起10kV集合式電容器保護頻繁動作原因分析[J].電力電容器與無功補償，2010（5）：67-70.

[3]周存和.電力電容器的熱老化[J].電力電容器，2007（6）：20-22.endprint