芻議并聯電容器的運行維護與故障分析

張明杰

中圖分類號：TM9 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2018）2-000-01

摘要 分析了電容器常見故障產生的原因，介紹了各種故障出現時的診斷方法，提出了避免各種故障出現的預防措施，以避免電容器損壞等事故的發生，從而保證電網高效、經濟、安全運行。

關鍵詞 電容器 故障 原因分析 預防措施

電容器是儲存電荷的容器，它可以分為移相、串聯、電熱、耦合、均壓、濾波、脈沖及標準電容器。移相電容器與負荷或供電設備并聯運行后，能夠補償電網的無功功率不足，這就稱為并聯補償。在電網中安裝并聯電容器是為了減少線路的無功輸出，提高電網的輸送能力，改善電網的功率因數，降低電能損耗，因此改善了電網和用戶的電壓質量。

一、并聯電容器的使用情況

在近幾年的城網建設改造工作中，針對電網的發展、用電負荷的變化、電網結構的改善，在以陣損和保證電網電壓合格率為前提的情況下，對電網進行潮流計算和無功優化分析。但是電容器產品質量問題、設計場強偏高和電網諧波治理不力等多種原因造成電容器損壞情況比較嚴重。因此我們對變電站內電容器裝置的運行狀況進行了全面的調查研究和故障分析，從電容器的設計、運行和管理方面查找問題。經過一年的整治，使集合式電容器的故障率降了下來，現在已處于一個平穩的階段。

但是集合式電容器的損壞率依然高于分散式電容器，這是由于集合式電容器一旦損壞則統計整組容量，分散式電容器損壞后只統計損壞單元的容量。

隨著電容器制造技術的提高，電容器單元的容量已突破原來的334 kvar，達到500kvar，甚至更高，為克服分散式電容器占地大的問題，出現了構架式電容器。從目前在變電站的運行情況來看，其占地面積不大、更換損壞單元方便的優點已顯現出來。

二、并聯電容器的運行條件

（一）電容器運行中的允許過電壓

電容器的無功功率與電壓的平方成正比，電壓變動時會對電容器的容量產生影響。電壓升高會使電容器溫度升高，壽命縮短，電壓過高還會造成電容器燒壞。另外電壓波形畸變會產生較大的高次諧波電流，使電容器嚴重過電流。

電容器運行時的電壓允許范圍為：電容器必須能在1.05倍額定電壓下長期運行，并在一晝夜中，在最高不超過1.1倍額定電壓下允許運行時間不超過6小時。但當周圍空氣溫度24小時平均最高值低于標準10oc時，電容器能在1.1倍額定電壓下長期運行。

（二）電容器運行中允許的過電流

電容器允許長期運行的過電流倍數為1.3倍，即可超出額定電流30%長期運行。其中的10%為允許工頻過電流；20%為留給高次諧波電壓引起的過電流。

（三）電容器運行溫度

電容器運行溫度是保證電容器安全運行和達到正常使用壽命的重要條件之一。電容器設計的熱計算是以絕緣介質所能長期承受的最大溫度為依據。運行溫度過高，會使壽命縮短，甚至引起介質擊穿損壞。

三、造成并聯電容器故障的主要因素

電容器組的正常運行對于電力系統電能的質量與效益都起著至關重要的作用，但由于電容器本身的設計及運行條件各方面的原因，造成電容器的損壞率較高的因素主要有：

（一）初期性故障

電容器存在潛在缺陷，如電容器在真空條件下制造時混入了空氣、介質不純等，于初期如供電遇異常情形，會劣化引起的故障；

（二）偶發性故障

接線不牢或遭外力破壞等，是在搬運、安裝或運行過程中由于人為疏忽等產生的機械缺陷，而導致的電容器在運行時發生故障；

（三）過載使用引起故障

1.安裝處所周圍溫度升高，通風不良。

2.過電壓運轉：包括運行過電壓、諧波過電壓、操作過電壓等，超過最高容許過電壓限值。

3.過電流運轉：電容器的充電電流含有諧波狀況下，該電流的有效值大于過電流限值。

4.老化性故障：電容器使用多年后，由于絕緣強度老化和內部游離等因素，造成電氣絕緣強度降低而引起損壞。

四、防止并聯電容器發生安全事故的對策

1.針對220 kV變電站電容器功率大、組數多，易產生過電壓的特點增加補償精度。可組合投切3組不同的電容量，3組電容器的容量比為3：2：1。部分110 kV變電站負載小，10 kV母線電壓高，亦可采用容量比2：1的方式運行。35 kV變電站應采用小容量電容器組運行。

2.電容器室、配電室應保持干燥、通風，加強對電容器組及室內配電裝置的清掃維護，并做好防止小動物危害的措施。

3.定期對10 kV保護進行校驗。加強對真空開關的監測試驗，在允許范圍內盡量加大其開斷行程，確保其操作迅速可靠。

4.正確選擇電容器熔斷器容量，更換熔斷器時應對電容器單只逐個放電并可靠接地，以保證人身安全。

五、結語

以上是根據現場實際工作經驗總結的并聯電容器幾種典型故障，加以分析并提出有效的防止故障發生的措施。要保證并聯電容器裝置的正常運行，必須按照裝置的運行規定和電網實際情況，制定相應的實施細則（制度），并嚴格執行，同時要加強裝置的整體維護管理，確保各類設備完好、性能可靠、參數匹配。在運行中要認真觀察、記錄電流、電壓、功率因數、油量、油位、溫度指示、接點狀態等是否正常，創造良好的運行條件。

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