荷花池變電所并聯電容器組熔斷器群爆原因分析及改進措施

汪亮亮

【摘? 要】本文針對荷花池變電所引起并聯電容器組熔斷器“群爆”的因素進行了分析與排查，根據其呈現的特征，提出了解決故障的改進措施，通過現場措施的實施與落實，避免了荷花池變電所該故障的再次發生。為其它變電所應用并聯電容器時起到了防護和借鑒作用。

【關鍵詞】并聯電容器組? 熔斷器? 群爆

1、引言

當發生電容器組全組熔斷器熔斷或一相全熔斷，而熔斷器熔斷時不再同一瞬間，是一只接一只的持續一段時間，稱該現象為熔斷器的“群爆”。荷花池變電所10KVI段電容器組熔斷器熔斷，操作人員接到指令后將I段電容器由運行改檢修，檢查發現共有6只熔斷器熔斷，其中A相3只，B相2只，C相1只。隨后對電容器組詳細全面的檢查，并進行了絕緣及特性試驗，更換了熔斷器，重新投運10KVI段電容器。運行8小時后，10KVI段電容器熔斷器再次熔斷5只，其中A相3只，B相1只，C相1只。類似這樣的熔斷器“群爆”現象，荷花池變電所以往曾經發生過好幾次。熔斷器“群爆”，一定是過電流作用的結果，且熔斷器是并聯電容器組中單臺電容器內部故障的主要保護。可見對于“群爆”故障的危害是不言而喻的，因此，必須對其原因進行深入的分析，總結相應的防范措施，確保系統的安全運行。

2、“群爆”現象的特點：

2.1、室外電容器組發生“群爆”后，外觀檢查均能發現熔斷件熔斷管表面有放電燒損的痕跡。

2.2、有無串聯電抗器均能發生“群爆”。

2.3、無論何種接線均會發生“群爆”，統計資料表明三角形接線者發生機率相對多一些。

2.4、“群爆”多發生于惡劣天氣或投入運行操作結束時。

2.5、調整電容器容量也不能防止“群爆”。

2.6、“群爆”發生時，大部分情況下保護不會動作，故斷路器不跳。

3、造成荷花池變電所并聯電容器組熔斷器群爆原因分析如下：

3.1、熔斷器的額定電流選擇不合理。選擇熔斷器額定電流時，應考慮與電容器的額定電流相配合。

電容器允許在1.3IN下長期工作，并允許電容值的偏差為-5%～+10%.因此在運行中，有的電容器工作電流可達1.1×1.3=1.43倍的額定電流。因而IEC549規定：熔斷器額定電流和電容器額定電流之比值要大于1.43倍。GB3983-85《并聯電容器》標準規定為1.5～1.6倍，原水利電力部SDJ25-85規定為1.5～2.0倍。但在發生“群爆”現象的電容器組中，該比值有的只有1.35～1.37，有些甚至更小。根據統計表明，國產熔斷器額定電流的偏差多數超過20%，考慮該因素，推薦電流比以1.7～1.8為宜。

3.2、諧波產生“群爆”。由于荷花池變電所10KV帶有大量電機非線性設備，加之負荷較重使產生的諧波不斷增大。當諧波電流進入電容器后，回路中電流急增，從而造成電容器過負荷，當時間超過其延時時間，便會大量熔斷，形成“群爆”現象。而荷花池變電所10KV并聯電容器組沒有串聯起限制合閘涌流和高次諧波的電抗器。

3.3、熔斷器開斷性能較差。熔斷器在開斷規定的容性電流時不應發生重燃，否則相當于許多并聯運行的電容器中的一組切斷后又重新投入，將引起與之并聯運行的電容器對其放電。此放電電流大大超過熔斷器的抗涌流能力，從而使其熔斷，產生“群爆”。

4、防止荷花池變電所并聯電容器組熔斷器發生群爆的改進措施：

4.1、正確選擇熔斷器的額定電流。

當單臺電容器為三相時，以10KV系統為例：其標注的額定電壓有11KV/√3和 11KV。這兩種標注方式主要區別在于說明此三相電容內部接線方式分為星型 Y 和三角型Δ兩種。而加在三相電容器三個接線端電壓均為線電壓 11KV。計算其額定電流時和標注中11KV/√3分母上的√3 無關，不管是Y接法Δ接法，U均為11KV。而不是11KV/√3。根據三相電功率 Q=√3UI 得出I=Q/√3U（不論星型Y和三角型Δ接法。不考慮sinΦ）。Q為電容器額定容量Kvar，U為電網線電壓。

當單臺電容器為單相時，以10KV系統為例：其標注的額定電壓有11KV/√3和 11KV，這兩種標注方式主要區別在于說明：標稱11KV/√3的單臺電容當組成電容器組接在三相電網時只能接成Y，電網線電壓為 11KV 時，此時電容兩個接線柱實際電壓為 11KV √3 即6.4KV。否則當接成Δ時電容器就會過電壓，當單只電容接電源時只能接在 6.4KV 電網中而不是 11KV 電網。這時計算單臺電容器電流時 I=Q/U，Q為電容器額定容量 Kvar，U為11KV/√3 即6.4KV也就是電網電壓的相電壓而不是線電壓11KV;標稱 11KV 的單臺電容當組成電容器組接在三相電網時只能接成Δ，如果接成Y 時，由于電容器兩端實際電壓降成相電壓11KV/√3 即 6.4KV，他就達不到它的標稱 Kvar 值。如果三只這樣的電容器組成電容器組按Δ型可直接接在線電壓為 11KV 的三相電網中。單只電容可直接接在三相 11KV 其中兩相上。計算電流時 I=Q/U，Q 為電容器額定容量 Kvar，U 為電網線電壓。

荷花池變電所10KV所用電容器組為單臺單相并聯組成其型號：BFM 11/√3-30-1W，結合型號可以看出接在三相電網時只能接成Y，

而單臺電容器的額定電流I=√3（30/11）即約為4.72A，因此根據3.1所講，則選擇熔斷器的額定電流為1.7～1.8I，即約為8.5A。結合實際生產規格因此最終選擇了熔斷器的額定電流為10A。

4.2、加裝串聯電抗器，并正確選擇其參數。

荷花池變電所并聯電容器組熔斷器群爆前未串聯電抗器，簡圖如下：

改進措施后簡圖：

并聯電容器組串聯電抗器的主要額定參數有：

額定電流I——在電抗器和電容器組串聯接入額定母線電壓的條件下，流過電抗器的所允許承受的相電流。

額定感抗X——在端子額定電壓下，電抗器的每相感抗。

額定容量Q——在端子額定電壓下，電抗器的三相容量。

電抗率K——并聯電容器串聯電抗器的額定電抗與串聯連接的電容器的額定容抗之比，以百分數表示。

荷花池變電所并聯電容器組選用串聯電抗器主要參數選擇：

4.2.1串聯電抗器的電抗率K的選擇

電力系統中諧波電流一般以5次較大，7次次之，11次次次之，3次一般不嚴重。在工程設計中，為避免5次及以上諧波諧振，即取n=5時，

電容器組串聯電抗器電抗率應滿足K>1/n，即取K>0.04，一般取X=（4.5%～6%）X，考慮到按廠家樣本實際額定電抗率K達不到規定值，同時適當提高額定電抗率K有利于減少分流到電容器支路中的諧波電流，因此設計通常取X=（5%～6%）X是合理的。所以荷花池變電所并聯電容器組串聯電抗器的電抗率K選擇6%。

4.2.2串聯電抗器的容量選擇

X為電容器組單相容抗;Q為電容器組單相容量;U為電容器端子額定電壓;I為流過電容器組的額定相電流;X為串聯電抗器單相感抗;Q為串聯電抗器單相容量;其中：

K=X/X?? ???????????????????????????（1）

I= I;U=IX;U=IX;Q=UI;? ????（2）

Q=UI=IX=IKX=KQ;??????????? ??（3）

由此可知，串聯電抗器單相容量等于電容器組單相容量乘以額定電抗率K，總容量的關系亦然。

荷花池變電所10KVI段電容器總容量為3×9×30Kvar=810Kvar，則串聯電抗器的額定容量Q為K*810 Kvar，即0.06×810=48.6Kvar.

4.2.3串聯電抗器的額定電流選擇

結合4.1所計算的單臺電容器的額定電流I=√3（30/11），實際時9只單相電容器并聯，參照4.2.2的公式（2），則串聯電抗器的額定電流為9×√3（30/11）=42.51A

4.2.4串聯電抗器的額定感抗選擇

單臺電容器的額定容抗X = U/ Q= 11/ 30;實際時9只單相電容器并聯，參照4.2.2的公式（1），則串聯電抗器的額定感抗X為K*9*11/ 30=2.18

綜上所述，荷花池變電所10KVI電容器組串聯用電抗器選型為：CKSGQ/11/√3/48.6/6%

額定頻率：50HZ??? 額定相數：三相?? 額定容量：48.6Kvar???? 額定電壓：10KV?????? 額定電流：42.51A?? 額定電抗：2.18

4.3、選用性能較好的熔斷器。選擇開斷性能優良，不重燃的專用熔斷器。

4.4、采用星形接線。為減少“群爆”熔斷器熔斷的數量，電容器組應盡量采用星形接線，而荷花池變電所電容器組已是采用星形接線。

5、結束語

通過對荷花池變電所并聯電容器組熔斷器發生“群爆”現象的原因，采取了一系列的防范措施，同時也對其10KVI、II段實施了改進措施，改進后取得了明顯的效果。截至目前，該故障未曾再次發生。對我們以后在此方面的設計、選型起到了一定的參考和借鑒的作用。

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