并聯(lián)電容器組鳥害的防治策略

杜大全，苗俊杰，鄭 娜

(1.河北省電力研究院，石家莊 050021；2.河北省電力公司，石家莊 050021；3.石家莊供電公司，石家莊 050051)

鳥害是我國變電站電力設(shè)備和輸電線路運(yùn)行的一個(gè)重要安全隱患。近幾年來，隨著變電站和輸電線路的不斷增多以及生態(tài)環(huán)境的逐步改善，鳥害造成的事故呈上升趨勢(shì)，由此造成的損失也越來越大[1]。對(duì)于并聯(lián)電容器組，飛鳥會(huì)造成電容器極間或極對(duì)殼短路故障，一旦發(fā)生電容器組相間短路故障，將使主變壓器經(jīng)受短路電流的沖擊，可能會(huì)造成主變壓器損壞。因此，并聯(lián)電容器組鳥害的防治對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 鳥害引起的設(shè)備故障分析及處理

1.1 設(shè)備概況

某500 kV變電站共安裝35 kV 1號(hào)、2號(hào)2組電容器，斷路器號(hào)分別為3723和3733，電容器組型號(hào)為TBB 35-60120/334 CCW，單臺(tái)電容器型號(hào)為BAM 12/2-334-1 W，均為2007年4月出廠、2008年2月投運(yùn)。電容器采用三相星形差壓保護(hù)接線，運(yùn)行容量60 120 kvar(三相)。

1.2 故障情況

2008年7月5日，該500 kV變電站35 kV 2號(hào)電容器組差壓保護(hù)動(dòng)作跳開3733斷路器。繼電保護(hù)裝置(WDK-851)動(dòng)作信息為：差壓保護(hù)動(dòng)作，V相差壓Uvw=12.5 V，0.2 s動(dòng)作出口(差壓保護(hù)定值：5 V，時(shí)間定值：0.2 s)。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)檢查

故障當(dāng)日天氣晴朗，變電站35 kV系統(tǒng)正常運(yùn)行，其1號(hào)、2號(hào)電容器組均處于正常運(yùn)行狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)2號(hào)電容器組V相一只電容器一次引線與層架支撐角鋼間有一只鳥被電擊致死，并留有放電痕跡。

1.4 故障原因分析

并聯(lián)電容器存在一定的介質(zhì)損耗，運(yùn)行過程中有3～10 ℃的溫升，特別是在北方寒冷的冬天，溫暖的環(huán)境易吸引鳥類棲息[2]。由于并聯(lián)電容器組母排和引線未經(jīng)過絕緣化處理，大鳥飛落造成V相一次引線對(duì)層架角鋼放電(相當(dāng)于極對(duì)殼短路)，導(dǎo)致差壓保護(hù)動(dòng)作跳閘。因此鳥類飛入造成電容器極對(duì)殼短路是故障發(fā)生的直接原因。

1.5 處理措施

檢修人員清理被電擊致死的鳥，打磨燒損的一次引線，并逐臺(tái)對(duì)電容器的電容量和放電繞組的直流電阻進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果均合格，經(jīng)檢查確認(rèn)無其它問題后，將2號(hào)電容器組恢復(fù)正常運(yùn)行。

2 電容器組防鳥害方案

通過對(duì)近年發(fā)生的類似故障進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)省公司系統(tǒng)均發(fā)生過飛鳥造成的電容器極間或極對(duì)殼短路故障。飛鳥不僅可能直接威脅電容器的安全運(yùn)行，而且一旦造成相間短路，將使主變壓器低壓側(cè)經(jīng)受短路電流沖擊，給主變壓器的安全運(yùn)行造成隱患。因此，應(yīng)尋找防治鳥害的對(duì)策，減少鳥害對(duì)電容器的影響，以下提出3種室外散裝電容器組反事故措施的方案。

2.1 采用全封閉式圍欄結(jié)構(gòu)

全封閉式圍欄結(jié)構(gòu)具有防鳥害效果好的優(yōu)點(diǎn)。采用該方案，鳥類無法飛入，可徹底消除因飛鳥造成的電容器組故障。缺點(diǎn)如下：

a. 適用范圍有限，只適用于下進(jìn)線(電纜進(jìn)線)方式。而目前大多數(shù)500 kV變電站的35 kV電容器采用上進(jìn)線(鋁排進(jìn)線)方式，也有相當(dāng)一部分220 kV變電站采用上進(jìn)線方式，這種情況無法使用該方案。

b. 價(jià)格較高。220 kV變電站一組7 200 kvar的電容器，采用全封閉式圍欄價(jià)格為22～23萬元。

考慮到該方案適用范圍有限且價(jià)格較高，一般不推薦采用該方案。

2.2 加裝熱縮護(hù)套和防鳥絕緣帽

室外散裝電容器組加裝母排和引線熱縮護(hù)套，套管引出端子加裝防鳥絕緣帽。保定某公司曾在張家口、承德和甘肅天水等地區(qū)的變電站加裝過電容器組母排和引線熱縮護(hù)套，并對(duì)套管引出端子加裝防鳥絕緣帽(熱縮材料冷軋制成)。

2.2.1 優(yōu)點(diǎn)

a. 防鳥害效果好。采用該方案，將電容器組外露鋁排、引線和端子全部絕緣化，可消除因飛鳥造成的電容器故障。同時(shí)，還可以防止其它各種可能的異物短路，在發(fā)生短路時(shí)防止故障擴(kuò)大。

b. 適用范圍廣。該方案可適用于所有室外散裝電容器組。

c. 價(jià)格適中。據(jù)測(cè)算，采用該方案所需費(fèi)用約為電容器組價(jià)格的5%。如220 kV變電站一組7 200 kvar的電容器價(jià)格為17～18萬元，采用該方案所需增加費(fèi)用為0.85～0.9萬元。

2.2.2 缺點(diǎn)

a. 采用該方案對(duì)在運(yùn)電容器組進(jìn)行改造，工程量較大。

b. 該方案應(yīng)用于500 kV變電站的電容器組，價(jià)格較高。500 kV變電站一組60 120 kvar的電容器價(jià)格約為200萬元，按照電容器組價(jià)格的5%測(cè)算，采用該方案所需增加費(fèi)用約為10萬元。

2.3 加裝超聲波驅(qū)鳥器

超聲波驅(qū)鳥器采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分段工作，每次工作是在一定頻率范圍內(nèi)隨機(jī)發(fā)出某頻率超聲波來延長(zhǎng)動(dòng)物的適應(yīng)期[3]。超聲波驅(qū)鳥器的原理是通過發(fā)出人類聽不到的聲音頻率刺激鳥類的聽覺器官，惡化鳥類的生存環(huán)境，從而達(dá)到驅(qū)鳥的效果。

優(yōu)點(diǎn)如下：

a. 適用范圍廣。該方案可適用于所有室外散裝電容器組。

b. 價(jià)格較低。1個(gè)超聲波驅(qū)鳥器價(jià)格為3 500～4 000元，每組電容器在四周圍欄各裝1個(gè)，僅需1.4～1.6萬元。

c. 工程量小。采用該方案，只需在四周圍欄上加裝超聲波驅(qū)鳥器，安裝方便。

缺點(diǎn)：超聲波驅(qū)鳥器發(fā)出的頻率經(jīng)過一段時(shí)間后，鳥類可能適應(yīng)，驅(qū)鳥效果變差。而且，有觀點(diǎn)認(rèn)為，超聲波對(duì)人體生理有一定負(fù)面影響，可能影響值班員的身體健康。

3 電容器組改造建議

為了防止飛鳥對(duì)電容器組造成的危害，結(jié)合以上防鳥害方案，綜合考慮，可針對(duì)各等級(jí)變電站內(nèi)散裝電容器組的情況進(jìn)行如下改造。

a. 在運(yùn)110～220 kV變電站的散裝電容器組單組容量一般為2 000～12 000 kvar(價(jià)格15～30萬元)，采用加裝熱縮護(hù)套和防鳥絕緣帽所需費(fèi)用為0.75～1.5萬元，不高于加裝超聲波驅(qū)鳥器，且防鳥害效果好，可消除包括飛鳥在內(nèi)的各類異物短路造成的電容器故障，故建議采用加裝熱縮護(hù)套和防鳥絕緣帽的方案進(jìn)行改造。

b. 在運(yùn)500 kV變電站的散裝電容器組單組容量一般為45 000～60 120 kvar(價(jià)格150～200萬元)，采用加裝熱縮護(hù)套和防鳥絕緣帽所需費(fèi)用為7.5～10萬元，遠(yuǎn)高于加裝超聲波驅(qū)鳥器的費(fèi)用。因此建議對(duì)超聲波驅(qū)鳥器做進(jìn)一步調(diào)研，經(jīng)過比較后，選擇一種驅(qū)鳥效果較好且副作用小的超聲波驅(qū)鳥器在500 kV站試用，根據(jù)試用效果確定最終方案。

c. 對(duì)新建或改擴(kuò)建110～220 kV變電站的散裝電容器組均可采用加裝熱縮護(hù)套和防鳥絕緣帽防治鳥害，對(duì)新建或改擴(kuò)建500 kV變電站的散裝電容器組根據(jù)超聲波驅(qū)鳥器的試用效果確定防鳥害方案。

4 結(jié)束語

飛鳥會(huì)造成電容器極間或極對(duì)殼短路故障，一旦發(fā)生電容器組相間短路的故障，將使主變壓器經(jīng)受短路電流的沖擊，可能會(huì)造成主變壓器損壞。因此，應(yīng)針對(duì)不同電壓等級(jí)的新建、改擴(kuò)建變電站，采取有針對(duì)性的驅(qū)鳥措施，以達(dá)到驅(qū)鳥效果，避免飛鳥對(duì)并聯(lián)電容器組的損壞。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭偉躍.美國輸電線路和變電站電氣設(shè)備防鳥害措施[J].中國電力，2006，39(8)：82-84.

[2] 王 琦.戶外電容器組預(yù)防鳥害的措施[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2008，29(2)：55-57.

[3] 黃光偉，馮國義.輸電線路鳥害的特點(diǎn)與防治措施[J].河北電力技術(shù)，2007，26(增刊1)，45-46，51.