并聯(lián)電容器檢查試驗(yàn)注意事項(xiàng)研究

李麗君，劉汝峰，張 斌

(丹東供電公司，遼寧 丹東 118000)

框架式成套電容器裝置布局清晰，安全距離和絕緣距離較大，由于采用單臺外熔絲保護(hù)，當(dāng)電容器發(fā)生故障時(shí)，外熔絲示意牌掉下，運(yùn)行人員能夠很快發(fā)現(xiàn)故障電容器并及時(shí)更換，以便裝置重新投入運(yùn)行，這一點(diǎn)使該型產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。由于電容器組運(yùn)行投切較頻繁和設(shè)備本身制造工藝上的差異，高壓并聯(lián)電容器在運(yùn)行中也頻繁發(fā)生事故，如單只電容器出現(xiàn)滲漏油、鼓肚、擊穿、爆熔絲，以及整組發(fā)生接地、短路、群爆事故。對其故障缺陷分布情況進(jìn)行總結(jié):電容器本身缺陷占50%左右，主要是電容量變化，其次是滲漏油，熔斷器等附件故障或誤動約占50%。根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，并聯(lián)電容器的試驗(yàn)項(xiàng)目主要有測量絕緣電阻和電容量［1］，而在大量試驗(yàn)過程中，絕大多數(shù)缺陷都發(fā)生在電容量上。因此，檢查電容值的變化偏差對發(fā)現(xiàn)電容器內(nèi)部故障是至關(guān)重要的。

1 電容器組故障后檢查的試驗(yàn)項(xiàng)目

1.1 故障電容器的查找及被試臺數(shù)的確定

構(gòu)架式電容器組采用每個(gè)電容器單元配置1只噴逐式外熔斷器作為第一保護(hù)，當(dāng)某個(gè)電容器擊穿時(shí)，與其并聯(lián)的完好電容器即對其放電，損壞的電容器首先熔斷，由于連鎖反應(yīng)，會導(dǎo)致與其臨近的其它電容器也熔斷，最后導(dǎo)致整組電容器的熔絲全部熔斷［2］。當(dāng)某臺電容器發(fā)生斷線故障時(shí)，往往發(fā)生故障的電容器不熔斷，反而鄰近的正常電容器先熔斷了，原因是流過臨近完好的電容器電流增大，導(dǎo)致熔斷器熔斷。2011年6月下旬，某220 kV變電站66 kV 1號電容器組A相發(fā)生過只有1臺電容量測量誤差為+15%，由于連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致全部電容器熔斷。因此，故障時(shí)，發(fā)生熔斷的整組電容器都要單獨(dú)進(jìn)行檢驗(yàn)試驗(yàn)，不能采用測量整組電容量的方法來查找，避免遺留隱患。

1.2 檢查試驗(yàn)項(xiàng)目的選擇

1.2.1 外觀檢查

電容器外觀檢查主要是觀察是否存在滲漏油、過熱變色、鼓脹變形等問題，存在上述任何問題都不能繼續(xù)使用，因?yàn)殡娙萜鳚B漏油或鼓脹變形后電容量和內(nèi)部構(gòu)件都會發(fā)生變化，存在潛在危險(xiǎn)，過熱變色后說明已發(fā)生故障，均須拆除。

1.2.2 絕緣電阻

電容器元件受潮、劣化、擊穿后，絕緣電阻降低，可通過對比絕緣電阻發(fā)現(xiàn)缺陷，但由于測量絕緣電阻發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷的局限性，只能作為輔助判斷方法［3］。且只測量兩極外殼電容器的絕緣電阻，對于單極電容器，此時(shí)金屬外殼為另一個(gè)電極，不用測量絕緣電阻。

1.2.3 電容量測試

框架式電容器由許多電容元件串并聯(lián)組成，當(dāng)內(nèi)部元件擊穿短路時(shí)，串聯(lián)段數(shù)減少，電容量增加;嚴(yán)重受潮進(jìn)水后，因?yàn)樗慕殡娤禂?shù)很大，電容量和介電系數(shù)成正比關(guān)系，電容量增加;當(dāng)元件引線燒斷，并聯(lián)元件減少，電容量減少;當(dāng)滲漏油等情況發(fā)生后，因?yàn)橛偷慕殡娤禂?shù)比空氣大，電容量也將減少。因此，可通過測量電容量來判斷電容器的好壞。

2 并聯(lián)電容器電容量測試方法的選擇

由于并聯(lián)電容器的電容量較大，其主要測試方法有電流電壓表法、電橋法及數(shù)字電容表法等，電橋法一般在鑒定和出廠時(shí)采用，現(xiàn)場一般采用電流電壓表法或數(shù)字電容表法。有些電容元件擊穿后，極板間仍有一定的絕緣電阻，這時(shí)如果用電容表測量電容量，由于擊穿點(diǎn)保持絕緣狀態(tài)，測量的電容量可能還是正常，導(dǎo)致故障情況下采用電容表法測量電容量不可靠。只有提高試驗(yàn)電壓才能使故障點(diǎn)重新?lián)舸?，因此查找并?lián)電容器缺陷時(shí)最好選擇電流電壓表法。

3 電流電壓表法測量電容量注意事項(xiàng)

3.1 試驗(yàn)電源的波形和頻率要符合要求

采用電流電壓表法是將電容器的兩端加入交流電，根據(jù)所測得的電壓、電流表讀數(shù)及電源的頻率求出電容量。即:

Cx=I/2πfU

由以上公式可見，采用電流電壓表法測量電容器的電容量時(shí)，因?yàn)殡娙萜鞯娜菘古c頻率成反比，對電源的要求高，要求波形為正弦波，電壓波動要小，且電源頻率要穩(wěn)定，否則會產(chǎn)生較大測量誤差。最好采用線電壓，以消除3次諧波［4－5］。

3.2 慎用電磁系T51交直流兩用毫安表測量電流

電流、電壓表精度均不應(yīng)低于0.5級，且經(jīng)檢驗(yàn)合格，還要盡量選擇抗干擾性能強(qiáng)的儀表。2007年6月中旬，對某220 kV變電站1號電容器組進(jìn)行電容量交接試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)所有84臺電容器的電容量偏差都超過了《規(guī)程》中規(guī)定的與出廠值比較不超過－5%～+10%的標(biāo)準(zhǔn)，正誤差達(dá)到20%以上。當(dāng)時(shí)使用的電源是系統(tǒng)相電壓，測量電流表是電磁系T51交直流兩用毫安表，十幾年來在現(xiàn)場使用從未出現(xiàn)過問題。第2天復(fù)測時(shí)，電流表非常穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后合格，當(dāng)其它大功率非線性負(fù)荷工作后，儀表指針開始擺動，讀數(shù)經(jīng)計(jì)算后，誤差超過20%，不合格。這時(shí)，改用電磁系T15純交流毫安表進(jìn)行測試，電容量偏差仍然在合格范圍內(nèi)，而且儀表擺動非常小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，誤差均合格。后經(jīng)多次校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電磁系T51交直流兩用毫安表受現(xiàn)場干擾及電源波形畸變影響大，儀表抗干擾性能較差，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果偏差較大，只能應(yīng)用于電源波形無畸變的場合。而電磁系T15純交流毫安表在電源有擾動時(shí)，能保證測量精度，穩(wěn)定性好。

3.3 注意加壓速度并認(rèn)真觀察整個(gè)測量過程

某10 kV電容器故障后，電容器熔絲有斷也有未斷的，其中1臺未斷熔絲的電容器試驗(yàn)過程中，開始加上電壓后，電壓表讀數(shù)均勻增長，但電流表指針不動，當(dāng)電壓繼續(xù)增至60 V后，電流突然增大而后隨著電壓表讀數(shù)成正比增長，根據(jù)電流、電壓換算出的電容量誤差在合格范圍內(nèi)。這說明電容器內(nèi)部有虛焊或接觸不良等缺陷，在施加電壓超過一定數(shù)值后，虛焊部位被擊穿，但電容量不改變。如果加壓速度快，又沒有認(rèn)真監(jiān)視電流表的變化，一晃而過，斷線元件在電壓稍高的情況下被擊穿，只計(jì)算電容器的誤差值就不能反映問題，造成隱患。因此，加壓必須要慢且升壓速度均勻，通過認(rèn)真觀察試驗(yàn)過程中電流、電壓表的變化，才能準(zhǔn)確反映設(shè)備有無缺陷。

3.4 安全注意事項(xiàng)

電容器試驗(yàn)前后要進(jìn)行兩極間充分放電，若電容器周圍有帶電設(shè)備，電容器外殼也要放電，必要時(shí)停用臨近帶電設(shè)備，否則會造成感應(yīng)電壓或殘余電荷傷人。

4 電源波形畸變影響測量結(jié)果解決措施

4.1 儀表的選擇

電容量測試時(shí)應(yīng)選擇性能好、抗干擾性強(qiáng)的電磁系T15純交流毫安表。只有確定試驗(yàn)電源無畸變的情況下才能使用電磁系T51交直流兩用毫安表測量電流。在測量值超過2/3后再讀數(shù)，以減少儀表及讀數(shù)誤差，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確［6］。另外，交接時(shí)也可選用高精度數(shù)字式電容量表配合使用。

4.2 測試時(shí)間的選擇

在無法改變外部環(huán)境的情況下，盡量選擇在沒有大功率非線性負(fù)荷的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行測試，盡量減小電網(wǎng)諧波的影響。

4.3 試驗(yàn)電源的選擇

采用線電壓，以消除3次諧波，試驗(yàn)電壓最好在200 V以上，以保證測試精度。此外，還可以選用獨(dú)立的UPS不間斷電源，波形穩(wěn)定，方便安全。

5 結(jié)束語

由于影響并聯(lián)電容器電容量的測量因素較多，需要將外觀檢查、試驗(yàn)電源的種類、波形、頻率、儀表的選擇、測試方法、測試過程及安全要求等各種因素都考慮進(jìn)去，并綜合判斷才能獲得準(zhǔn)確結(jié)果，避免遺留隱患。運(yùn)行中要加強(qiáng)運(yùn)行管理和技術(shù)監(jiān)督，注意有無異常噪聲、滲漏油、彭脹、變色現(xiàn)象，熔斷器是否異常等，以保證電容器安全運(yùn)行。

［1］ DL/T 596—1996，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程［S］．

［2］ 田友元．東北電網(wǎng)并聯(lián)電容器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) ［J］．中國電力，1989，34(11):11－16．

［3］ 陳華鋼．電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法［M］．北京:水利電力出版社，1994．

［4］ 田友元，孫業(yè)武，吳 翎．并聯(lián)電容器的預(yù)防性試驗(yàn)和故障電容器診斷方法的研究 ［J］．電力電容器，1989，10(4):6－9．

［5］ 張仁豫，陳昌漁，王昌長．高電壓試驗(yàn)技術(shù) ［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2003．

［6］ 陳天翔，王寅仲，海世杰．電氣試驗(yàn) (第2版)［M］．北京:中國電力出版社，2008．