泵站無(wú)功補(bǔ)償電容器柜的故障原因分析及運(yùn)行維護(hù)

杜修瑞

（江蘇省邳州市水務(wù)局，邳州 221300）

為提高泵站功率因素，改善電能質(zhì)量，在泵站中廣泛采用并聯(lián)電容器組進(jìn)行無(wú)功率補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)降損節(jié)能。采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償與其它補(bǔ)償方式相比，其優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)旋轉(zhuǎn)部分，運(yùn)行費(fèi)用低，投資省，安裝簡(jiǎn)單，切投方便靈活，電容器組利用率高。缺點(diǎn)是：無(wú)功功率——電壓特性差，使用壽命短 （使用年限15年左右），對(duì)短路的穩(wěn)定性差，切除后有殘留電荷。

由于并聯(lián)電容器的絕緣介質(zhì)承受高電場(chǎng)強(qiáng)度，加上制造、安裝、使用上的問(wèn)題，并聯(lián)電容器運(yùn)行中發(fā)生滲漏油、鼓肚、爆炸、起火的故障現(xiàn)象非常多。如何保證并聯(lián)電容器運(yùn)行的安全性和可靠性，已成為泵站電氣維護(hù)工作中十分重要的問(wèn)題。本文根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償電容器柜的構(gòu)成，淺析泵站無(wú)功補(bǔ)償電容器柜故障損壞的原因，并提出運(yùn)行維護(hù)措施。

1 泵站無(wú)功補(bǔ)償電容器裝置的構(gòu)成

以泵站常用的低壓無(wú)功補(bǔ)償電容器柜為例介紹無(wú)功補(bǔ)償裝置，低壓無(wú)功補(bǔ)償并聯(lián)電容器組一般采用三角形接線方式，低壓并聯(lián)電容器裝置接線（如圖1）宜裝設(shè)下列配套元件：

圖1 低壓并聯(lián)電容器裝置接線圖

①總回路刀開(kāi)關(guān)和分回路交流接觸器或功能相同的其他元件；

②操作過(guò)電壓保護(hù)用避雷器；

③短路保護(hù)用熔斷器；

④過(guò)載保護(hù)用熱繼電器；

⑤限制涌流的限流線圈；

⑥放電器件；

⑦諧波含量保護(hù)器、自動(dòng)投切控制器、保護(hù)元件、信號(hào)和測(cè)量表記等配套器件。

當(dāng)采用的交流接觸器具有限制涌流功能和電容器柜有諧波超值保護(hù)時(shí)，可不裝設(shè)相應(yīng)的限流線圈和熱繼電器。

低壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)采用自動(dòng)投切方式，應(yīng)具有防止保護(hù)跳閘時(shí)誤合電容器組的閉鎖功能，并根據(jù)運(yùn)行需要應(yīng)具有的控制、調(diào)節(jié)、閉鎖、聯(lián)絡(luò)和保護(hù)功能；應(yīng)設(shè)改變投切方式的選擇開(kāi)關(guān)。

2 電容器柜運(yùn)行中的故障原因分析

最近一段時(shí)間，江蘇省邳州市直管的幾座泵站，先后發(fā)生無(wú)功補(bǔ)償電容器柜不能自動(dòng)補(bǔ)償、熔斷器熔斷、電容器鼓肚、滲漏油等現(xiàn)象，影響電容器柜效益的發(fā)揮及泵站運(yùn)行安全。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察檢查，電容器柜的故障原因主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分析：

2.1 投切保護(hù)設(shè)備故障及原因分析

①交流接觸器觸點(diǎn)燒壞。交流接觸器投切電容在啟動(dòng)和斷開(kāi)的瞬間，會(huì)在觸點(diǎn)上產(chǎn)生拉弧而造成接觸器觸點(diǎn)損壞。

②電容器器外熔斷器熔斷。合閘涌流對(duì)熔斷器的沖擊或電容器帶有電荷投入運(yùn)行。電容器帶電荷投入運(yùn)行，電容器有可能承受二倍左右的額定電壓峰值，甚至更高。這對(duì)電容器的絕緣有害，同時(shí)會(huì)造成很大的沖擊電流，使得保護(hù)設(shè)備動(dòng)作或熔斷器熔斷。

2.2 并聯(lián)電容器的故障及原因分析

①滲漏油。并聯(lián)電容器滲漏油是一種常見(jiàn)的異?，F(xiàn)象，其原因是多方面的，主要是產(chǎn)品質(zhì)量不良、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)、長(zhǎng)期運(yùn)行缺乏維護(hù)導(dǎo)致外皮生銹腐蝕而造成電容器滲漏油。

②電容器外殼膨脹。高電場(chǎng)作用下使得電容器內(nèi)部的絕緣（介質(zhì)）物游離而分解出氣體或部分元件擊穿電極對(duì)外殼放電等原因，使得電容器內(nèi)部壓力增大，導(dǎo)致電容器的外殼膨脹變形，這是運(yùn)行中電容器故障的征兆，應(yīng)及時(shí)處理，避免故障擴(kuò)大。

③電容器溫升高。主要原因是由電容器過(guò)電流和通風(fēng)條件差造成的。如電容器室設(shè)計(jì)、安裝不合理造成的通風(fēng)不良，電容器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電壓運(yùn)行造成電容器的過(guò)電流，整流裝置產(chǎn)生的高次諧波使電容器過(guò)電流等等。此外，電容器內(nèi)部元件故障、介質(zhì)老化、介質(zhì)損耗增大都可能導(dǎo)致電容器溫升過(guò)高。電容器溫升高影響電容器的壽命，可能導(dǎo)致絕緣擊穿使電容器短路。因此，運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視和控制電容器室的環(huán)境溫度，如果采取措施后仍然超過(guò)允許溫度時(shí)，應(yīng)立即停止運(yùn)行。

④電容器瓷瓶表面閃絡(luò)放電。運(yùn)行中電容器瓷瓶閃絡(luò)放電，其原因是瓷絕緣有缺陷，表面臟污，因此運(yùn)行中應(yīng)定期進(jìn)行清掃檢查，對(duì)污穢地區(qū)不宜安裝室外電容器。

⑤異常聲響。電容器在正常運(yùn)行情況下無(wú)任何聲響。因?yàn)殡娙萜魇且环N靜止電器又無(wú)勵(lì)磁部。如果在運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)有放電聲或其它不正常聲音說(shuō)明電容器內(nèi)部有故障，應(yīng)立即停止運(yùn)行。

⑥電容器爆破。運(yùn)行中電容器爆破是一種惡性事故，一般在內(nèi)部元件發(fā)生極間或?qū)ν鈿そ^緣擊穿時(shí)，與之并聯(lián)的其他電容器將對(duì)該電容器釋放很大的能量，這樣就會(huì)使電容器爆炸以致引起火災(zāi)。

3 電容器柜的運(yùn)行操作原則及注意事項(xiàng)

3.1 電容器柜操作原則

為保證泵站配電設(shè)備和電容器的安全運(yùn)行，發(fā)揮電容器柜節(jié)能和改善電能質(zhì)量的作用，參照電容器柜故障的成因分析，電容器柜的操作應(yīng)遵循下列原則：

（1）正常情況下泵站停電操作時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi)電容器組的開(kāi)關(guān)，后斷開(kāi)其它各路開(kāi)關(guān)；恢復(fù)送電時(shí)操作與上述相反。全站停電后必須將電容器組開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。這是因?yàn)槟妇€無(wú)負(fù)荷，母線電壓可能很高，有可能超過(guò)電容器的允許運(yùn)行電壓，對(duì)電容器的絕緣不利。

（2）電容器組禁止帶電荷投入運(yùn)行。在交流電路中，如果電容器帶有電荷投入運(yùn)行，電容器有可能承受二倍左右的額定電壓峰值，甚至更高。這對(duì)電容器的絕緣有害，同時(shí)會(huì)造成很大的沖擊電流，使得保護(hù)設(shè)備動(dòng)作或熔斷器熔斷。因此，在電容器組切除后必須等待電荷消失后才允許重新投入運(yùn)行。電容器組切斷后的殘余電荷一般在1分鐘左右可放盡。所以規(guī)定電容器組重新投入運(yùn)行時(shí)，必須在其退出運(yùn)行后5分鐘進(jìn)行。

（3）電容器開(kāi)關(guān)跳閘后不允許強(qiáng)行試送。電容器開(kāi)關(guān)跳閘后，應(yīng)根據(jù)動(dòng)作情況進(jìn)行判斷分析。依次檢查電容器開(kāi)關(guān)、電流互感器、電纜及各臺(tái)電容器是否有故障，確定是外部故障造成母線電壓波動(dòng)所致的，才可以試送。否則，應(yīng)對(duì)保護(hù)設(shè)備做全面電氣試驗(yàn)，或拆開(kāi)電容器組逐臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，未查明原因前不得試送。

（4）當(dāng)發(fā)生下列情況之一，應(yīng)立即將電容器柜退出運(yùn)行：

①電容器爆炸；

②接頭嚴(yán)重過(guò)熱；

③發(fā)生嚴(yán)重放電閃絡(luò)；

④電容器嚴(yán)重噴油或起火；

3.2 電容器柜在運(yùn)行中應(yīng)檢查的事項(xiàng)

在電容器柜運(yùn)行過(guò)程中，及時(shí)監(jiān)控電容器柜的運(yùn)行環(huán)境、儀表參數(shù)和元器件狀況，能規(guī)避安全隱患，防患于未然，所以應(yīng)作下列項(xiàng)目檢查：

①經(jīng)常觀察電容器柜上的指示燈和各種元器件，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)停電維修；

②電容器運(yùn)行時(shí)的電流不應(yīng)超過(guò)額定電流的1.3倍。否則應(yīng)將電容器組退出運(yùn)行，以防電容燒壞；

③電容器組應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，不超過(guò)額定電壓值的1.05倍，但亦允許在額定電壓的1.1倍下運(yùn)行4小時(shí)，超過(guò)此值應(yīng)退出運(yùn)行；

④電容器室的環(huán)境溫度不應(yīng)超過(guò)40℃，外殼溫度不應(yīng)超過(guò)55℃，以防止外殼膨脹及漏油事故。外殼溫度也不應(yīng)低于-25℃，以防浸漬劑發(fā)生凝固。當(dāng)發(fā)生單臺(tái)電容器示溫片熔化時(shí)，則說(shuō)明該臺(tái)電容器內(nèi)部有缺陷，介質(zhì)損耗大，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，或?qū)⒃撆_(tái)電容器拆除；

⑤保持室內(nèi)通風(fēng)干燥，相對(duì)濕度不應(yīng)大于80%；

⑥測(cè)量電容器容量，若比額定值小20%以上，則應(yīng)更換電容器；

⑦檢查電容器有無(wú)外殼鼓肚、噴油及滲油等現(xiàn)象、外部是否有放電痕跡、內(nèi)部是否有放電聲或其它異常響聲；

⑧電容器外殼應(yīng)清潔，部件應(yīng)完整，引出端銅桿、瓷套管等不應(yīng)松動(dòng)，瓷套管應(yīng)無(wú)裂紋、脫釉等現(xiàn)象；

⑨檢查接頭是否發(fā)熱，接地是否牢靠，導(dǎo)線是否絕緣層開(kāi)裂和連接松動(dòng)。

4 并聯(lián)電容器柜的故障處理措施及注意事項(xiàng)

4.1 故障處理措施

①及時(shí)維修或更換故障和損壞的交流接觸器、熔斷器等元器件；

②如室溫過(guò)高，應(yīng)改善通風(fēng)條件，如系電容器問(wèn)題應(yīng)更換電容器；

③電容器外殼滲、漏油不嚴(yán)重可將外殼滲、漏處除銹、焊接、涂漆；

④電容器爆破或外殼膨脹應(yīng)及時(shí)更換。

4.2 注意事項(xiàng)

①要設(shè)專人監(jiān)護(hù)；要確認(rèn)故障電容已停電，并確保不會(huì)誤送電；

②必須對(duì)電容做反復(fù)、充分地人工放電，保證確無(wú)殘余電荷。且操作時(shí)必須戴絕緣手套；

③特別注意人體始終保持對(duì)周圍帶電體的安全距離；

④處理事故時(shí)，應(yīng)先拉開(kāi)電容器組的斷路器及上下隔離開(kāi)關(guān)，如果采用熔斷器保護(hù)，應(yīng)取下；

⑤每半年應(yīng)對(duì)電容器柜進(jìn)行一次檢查、清掃。

5 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能減排是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重大政策，提高功率因數(shù)可以在一定程度上節(jié)約電能，減少用戶電費(fèi)支出。所以，在泵站的運(yùn)行過(guò)程中要按規(guī)程操作無(wú)功補(bǔ)償電容器柜，加強(qiáng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償并聯(lián)電容器柜的監(jiān)控和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和安全隱患要及時(shí)處理，確保設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，充分發(fā)揮并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的功能和效益。

[1]并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50227-1995），中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部主編，中國(guó)電力出版社,2009.

[2]供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50052-1995）;中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部主編，中國(guó)電力出版社,2009

[3]王振雪.并聯(lián)電容器的故障判斷及原因分析[J].電力安全技術(shù).2005.（2）:40.