無功補償電容器組的事故原因分析與策略

王麗青 黃曉波 鐘繼萌 馬杰聰 廣東電網有限責任公司惠州供電局

一、引言

電力在實際運行的過程當中需要消耗大量的無功，為充分確保系統運行穩定，合理地調整電壓，優化電力系統潮流，變電站大都會配置并聯電容器組以來實現無功功率的就地補償。但是，很多時候由于人為操作或其他方面的因素無功補償電容器在實際應用的過程當中問題頻發，嚴重時甚至會誘發相應的安全隱患事故，對于電力系統的良性運行而言，無疑是十分不利的。在這篇文章當中，我們就具體的對于導致變電站中的并聯電容器組出現故障的原因進行了具體的分析，并有針對性地提出了相應的應對措施，希望可以為確保變電站的穩定運行起到有效的作用。

二、并聯電容器組事故常見原因

無功補償是無功功率補償的簡稱，其作用是提高電力供電系統中電網的功率因數，從而降低供電變壓器運行過程當中輸電線路中發生的能源消耗，提高電力系統的經濟效益。為此，選擇適當的補償裝置顯得尤為重要，與系統運行情況匹配的補償裝置能夠實現對電網運行秩序的把控，提高電網的運行質量。如果沒有合理選取的補償裝置，可能會產生一系列新的問題，對電網的運行情況造成影響。并聯電容器組出現運行異常情況時，輕則會對電容器組本身造成損壞，重則會誘發爆炸等嚴重的安全隱患事故。究其原因，除了與電容器本身的質量水平有著直接的關系之外，與系統的操作情況等因素也有著較為密切的聯系。想要真正的規避事故問題首先就必須找準導致并聯電阻出現事故的根本原因，針對成因尋求更為有效的應對措施。常見的又發并聯電容器組事故的因素主要包括以下幾個方面。

第一，電容器組斷路器合閘對并聯電容器組的影響。在并聯電容器組投入使用以后，電容器組斷路器合閘時會在電容器組上產生較大的合閘涌流，這種合閘涌流是工頻和高頻電流的疊加，使得電流的幅值比正常運行的工頻電流更高，產生較大的熱量進而可能導致電容器組損壞。

第二，電容器組斷路器分閘操作過電壓的影響。斷路器分閘時會出現電弧重燃和節流等不利情況，此時一旦切斷并聯電容器組則會導致較大操作過電壓的產生。通常情況下，過電壓幅值的波動情況以及電力系統運行參數的變化情況，都會對斷路器的運行特征以及關合相角帶來直接的影響。在特殊的狀態下，在較短的時間內操作過電壓會明顯增大，一旦電壓過高時就有可能會對電容器本身造成損壞。而對于多組電容器并聯運行的狀態而言，一旦某一個電容器出現了故障問題，余下的其他電容器會對故障電容器進行充電，導致故障電容器會在較短的時間內放出更多的電量和產生更多的熱量，這些熱量會加速電容器內部其他介質的老化或分解，電容器內部壓力增大導致外殼受壓鼓起，如果沒有及時處理這類狀況或是電容器的外殼質量不達標，就有可能導致電容器爆炸事故。

第三，系統諧波對電容器組的干擾。系統諧波對流過電容器組電流的影響是極大的，如果諧波所造成的影響足以擊穿電容器，那么就會引發短路問題甚至更多危險級別更高的問題。

其四，串聯電抗對無功補償電容器的影響。配置串聯電抗器的目的是為了實現對于電容器組合閘涌流以及短路電流的管控，以降低電力系統中可能存在的過電壓，實現對部分高次諧波的過濾。如果未能配置合適的串聯電抗，諧波情況的將超出可控范圍，進而可能誘發諧波共振問題，對電容器組造成損壞。

三、應對無功補償電容器組事故原因的有效對策

綜上分析，可以導致并聯電容器組故障的原因繁多，并且主要可以分成兩大類，一是電容器本身質量問題，二是外界因素。為確保電容器組能夠在安全穩定的狀態下持續運行，本文針對上訴兩類問題提出了以下幾點對策。

第一，提升并聯電容器組本身的質量水平，在并聯電容器組裝入電力系統之前，先對其進行系統的檢測，如發現并聯電容器組中存在異常或缺陷，必須第一時間采取相應的應對措施消除異常或缺陷，必要時及時更換新的并聯電容器組。另外，要建立對于電容器制造廠家的監督機制，提高廠家的制造質量，從生產環節入手，比如在對焊接套管處螺栓與帽蓋之間采取低強度的焊接方式，從而避免強度過高所導致的用力過猛造成脫落的情況。除此之外，對于設備的運輸工作也應當加強重視程度，避免過度顛簸或是操作不當對設備質量造成的損害以及導致焊接處開裂。

第二，接入更高質量的斷路器，并定期對于斷路器進行系統的檢測，發現其中存在的問題，盡可能減少并聯電容器組在運行的過程當中出現操作過電壓情況。除此之外，可以適當的應用新型技術，如應用相位控制高壓斷路器技術以降低電路系統在實際運行過程當中所產生的電壓幅值。

第三，在無功補償電容器組當中接入具備調節性能的電抗器，實現對無功補償電容器組內部通過的合閘電流以及短路電流的控制。實現對系統內部電壓情況的調節，并抑制可能出現的高次諧波。

第四，配置合適的電容器保護裝置。為起到對于無功補償電容器組的合理管控作用，應當選擇與之匹配的電容器保護裝置以及避雷器裝置降低外界因素對于電容器本身所帶來的影響，降低電容器組出現過電流和過電壓的可能性。

第五，提高對系統諧波重視程度。電網無功補償電容器組約占所有電容器的三分之二，設計時一般只考慮無功補償量，沒有考慮裝設點的電能質量，因此諧波不僅會造成電網功率損耗增加，還會縮電容器組使用的壽命，并且電網諧振對電力系統的安全性、穩定性、可靠性影響極大，可能導致正常的供電中斷，事故擴大，甚至電網解列，因此需要有針對性的采取適當的方式開展對諧波的限制與治理，如配置無源濾波器

四、總結

綜上所述，無功補償電容器組在供電系統當中發揮提高電網的功率因數和提高電能質量的重要作用，扮演著十分重要的角色。要切實提高并聯電容器的穩定運行水平，就必須確保其運維工作的有效開展。本文針對具體的無功補償電容器組事故進行了分析，探討了各類事故的直接和間接原因，同時也有針對性地提出了規避此類安全問題的有效方法。但由于受到文章篇幅以及筆者能力水平的限制，仍然存在著一定的不足。要提高電容器組的運行水平，需要在往后的工作中投入更多的精力，對于可能引發無功補償電容器組事故的原因開展更為深入的研究和分析，尋求更為有效的應對方式方法，加強無功補償電容器組的風險管控能力，切實保障無功補償電容器組的安全性，保障電力系統的安全穩定運行，最大化電網企業的經濟效益和社會效益。