并聯(lián)電容器頻繁發(fā)熱缺陷分析及處理

王睿宣，黃祖榮，陳瑋光

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，南京 211102）

引言

并聯(lián)電容器作為變電站主要無功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)得到了大量的應(yīng)用。近些年來，電力設(shè)備的設(shè)計(jì)制造水平不斷提升，并聯(lián)電容器的性能及工藝水平也得到了較快提高。然而，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，長時(shí)間運(yùn)行的電容器屢有出現(xiàn)發(fā)熱、爆炸、滲漏液等故障，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 故障概述

某220 kV變電站巡視發(fā)現(xiàn)一電容單元連接線樁頭防護(hù)帽燒融，連接線斷裂，電容上部瓷套第一裙邊破裂，電容器本體滲油；A相電容器連接線外皮嚴(yán)重變色，B、C相電容器連接線外皮變色不明顯。隨即對(duì)電容器組進(jìn)行全面檢查，另一電容器組一電容單元連接端頭防護(hù)帽燒融，連接線有過熱痕跡，電容器本體滲油。另有一電容器組連接線樁頭外皮脫落，紅外測溫樁頭嚴(yán)重發(fā)熱（200℃）。

據(jù)查，該變電站共8組并聯(lián)電容器，自投運(yùn)以來，有5組電容器分別發(fā)生7起發(fā)熱缺陷，包括電容器組支柱瓷瓶連接線燒斷，多個(gè)電容器組內(nèi)部連接線燒損，電容器組與隔離刀閘連接鋁排處發(fā)熱等。

2 電容器發(fā)熱原因分析

2.1 串聯(lián)電抗器匹配分析

由于電容器組新投運(yùn)1年就頻繁發(fā)生過熱現(xiàn)象，初步懷疑電容器組與串聯(lián)電抗器不匹配，電抗器的電抗率選擇不當(dāng)，使電容器組和系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)成某特定頻次諧波下的并聯(lián)或串聯(lián)諧振回路，造成諧波電流的放大或諧振的發(fā)生[1]，導(dǎo)致電容器發(fā)熱、鼓肚、保險(xiǎn)熔斷甚至爆炸等事故。

對(duì)該變電站低壓母線及電容器支路的電能質(zhì)量狀況進(jìn)行了長時(shí)間連續(xù)跟蹤測試，選取故障電容器進(jìn)行試驗(yàn)，A、B、C三相電壓總諧波畸變率分別為0.44%、0.42%、0.40%，低于4.0%的國標(biāo)限值，滿足國標(biāo)GB/T 14549—1993要求。三相電壓不平衡度為0.1%，低于2.0%的國標(biāo)限值，三相電壓不平衡度如圖1所示。

圖1 三相電壓不平衡

低壓母線A、B、C三相各次諧波電流含量滿足國標(biāo)要求，頻譜如圖2所示。故障電容器支路的A、B、C三相各次諧波電流含量頻譜如圖3所示。

圖2 低壓母線諧波電流含量頻譜圖

圖3 故障電容器諧波電流含量頻譜圖

通過對(duì)故障電容器電能質(zhì)量狀況測試數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：在測試期間，該220 kV變電站低壓母線的A、B、C三相電壓總諧波畸變率與三相諧波電流諧波含量均滿足國標(biāo)GB/T 14549—1993的要求，低壓母線的電壓不平衡度滿足國標(biāo)GB/T 15543—2008的要求；故障電容器A、B、C三相各次諧波電流含量均滿足國標(biāo)GB/T 14549—1993要求，測試周期內(nèi)未發(fā)生諧波超標(biāo)情況。

2.2 電容器組本體及連接線分析

從現(xiàn)場檢查情況來看，該電容器組缺陷的主要原因?yàn)殡娙萜鬟B接線與接頭連接處發(fā)熱[2]。檢查電容連接線與接頭接線夾，發(fā)現(xiàn)線軌較淺，因此判斷在接線安裝壓接時(shí)可能出現(xiàn)連接線未全部卡入線軌，導(dǎo)致接觸不良，在運(yùn)行中發(fā)熱[3]。電容器組內(nèi)部連接線也存在一定缺陷，部分連接線變色，有氧化的痕跡，外皮有發(fā)熱老化現(xiàn)象，接頭處導(dǎo)線氧化情況較嚴(yán)重[4]。經(jīng)核查后發(fā)現(xiàn)該型號(hào)連接線為電容器組廠家早期產(chǎn)品，出現(xiàn)過較多氧化變色、發(fā)熱等缺陷，已屬家族缺陷產(chǎn)品。

3 電容器發(fā)熱缺陷處理

（1）將電容器組所有連接線更換新型連接線，安裝過程中注意接線壓接牢固[5]。

（2）更換損壞及漏液電容器。

（3）重新制作電容器中性點(diǎn)連接排，使用LMY-60 mm×6 mm鋁排在中性點(diǎn)處做一橫排，將各相中性點(diǎn)分散布置在鋁排上。

（4）對(duì)未發(fā)生缺陷的電容器進(jìn)行全面檢查，以消除隱患。

（5）電容器組投運(yùn)后，加強(qiáng)紅外檢測，跟蹤電容器組是否出現(xiàn)發(fā)熱情況。

4 結(jié)論

電容器組接頭發(fā)熱是電容器常見故障，但新投設(shè)備頻繁出現(xiàn)發(fā)熱、電容器漏液、接頭氧化等問題，需引起重視，針對(duì)某220 kV變電站電容器出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn)，該電容器組的設(shè)備質(zhì)量及安裝質(zhì)量方面均存在問題，這就需要廠家在設(shè)備設(shè)計(jì)制造過程中嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備相關(guān)規(guī)范，驗(yàn)收人員在設(shè)備驗(yàn)收過程中需加強(qiáng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)見證工作，保障設(shè)備能夠安全穩(wěn)定地投入運(yùn)行。