電容器的防火措施及常見故障診斷技術(shù)

周 偉，趙丹丹

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南南陽473009）

1 防止電容器火災的措施

電力電容器都是充油的，如果電力系統(tǒng)超負荷，溫度過高或電氣元件老化等，電力電容器容易發(fā)生爆炸引發(fā)火災，勢必會造成電力系統(tǒng)的停電事故。

電力電容器的安裝環(huán)境應滿足制造廠家規(guī)定的技術(shù)條件要求。電力電容器室最好是單獨的防火建筑，如果電力電容器不超過20 臺，也允許與開關(guān)柜在同一個房間內(nèi)，但電容柜應當單獨排列，不得與開關(guān)柜混在一起。電力電容器室應通風良好，百葉窗應加鐵絲網(wǎng)，以防小動物鉆入。電力電容器室不應有窗戶，門應朝北或朝東外開，應能向左右開180 度。最好是鐵門，如果是木質(zhì)門，應包上鐵皮。室溫不應超過40°C，濕度不得大于80%，而且周圍環(huán)境不得含有對金屬和絕緣有害的侵蝕性氣體、蒸汽及塵埃。不得堆積有易燃、易爆物品或雜物。

電力電容器安裝一般不應超過三層。電力電容器母線對上層架構(gòu)的垂直距離不應小于200mm，底部距地面不應小于300mm。電力電容器架構(gòu)間的水平距離不應小于0.5m，每臺電力電容器之間的距離不應小于50mm。電力電容器的銘牌應朝南通道，且外殼應可靠接地。應該設置溫度計和貼示溫度蠟片，以便監(jiān)視運行溫度。

對電力電容器進行安全檢查時，要注意以下幾點。檢查溫升情況，如果室溫超過了規(guī)定的限度，就要采取通風降溫措施。聽電力電容器運行中有無異常響聲，查看電力電容器外殼有無膨脹鼓起現(xiàn)象。當電力電容器母線電壓超過規(guī)定電壓的1.1倍或電流超過額定電流的1.3 倍以及室溫超過40°C 時，電力電容器應退出運行。

電力電容器最容易發(fā)生事故的時間是用電高峰和溫度升高時。因此，在此時間一定要加強對電力電容器的巡視檢查，這樣電力電容器安全運行就有了保證。一旦電力電容器發(fā)生火災，由于是帶電燃燒，蔓延迅速，撲救困難，危險較大。因此，電力電容器室內(nèi)要備用適宜撲救帶電設備的滅火器，如二氧化碳、鹵化烷滅火器等。如電力電容器發(fā)生爆炸火災，應該立即切斷電源，預防觸電。在緊急情況下拉閘斷電時，注意不要帶大負荷拉閘，以免電弧傷人。

2 防止電容器爆炸的技術(shù)措施

禁止使用重燃率極高的SN21－10 少油開關(guān)切合電容器組（可更換為SM10－10，ZN－10 開關(guān)）。采用氧化鋅避雷器保護，可作為防止電容器內(nèi)部元件擊穿的防線。對有兩組及以上電容器進行相互合切時，必須加裝串聯(lián)電抗器。電容器組盡可能采用中性點不接地的雙星形接線，并采用雙Y 零流平衡保護。定期測量電容器的電容量，一旦發(fā)現(xiàn)變化較大，立即退出運行。

雖然電力電容器在使用過程中很容易引發(fā)火災。但是，只要加強預防，嚴格按安全規(guī)程操作，火災事故完全可以避免。裝設可燃性介質(zhì)電容器的電容器室，其耐火等級不應低于二級，室內(nèi)應有良好的通風，保證室內(nèi)溫度低于45°C，并采取防雨雪的措施。電容器可以分層安裝，但層與層之間不得有隔板，以免妨礙通風。電容器室嚴禁使用木板、油毛氈等易燃材料，不應裝在潮濕、多塵、高溫、腐蝕及長期受振動的環(huán)境里運行，當采用油質(zhì)電容器時，電容器室建筑物的耐壓等級要求為：額定電壓為1kV 以上時不低于二級；額定電壓為1kV 以下時不低于三級。

傳統(tǒng)的電容器檢測方法有斷電、離線，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量，并且測量結(jié)果是靜態(tài)的，而電容器故障是隨機的。采用電容器實時監(jiān)控系統(tǒng)通過檢測流過電容器的電流、容量及介質(zhì)損耗正切值來判斷電容器是否有故障，由于電容器和介質(zhì)損耗角的變化是放電積累到一定程度的結(jié)果，一般滯后于故障，而局部放電是電容器普遍故障的前兆。因此，可以通過采用實時監(jiān)控電容器局部放電的先進技術(shù)，能夠及時地發(fā)現(xiàn)電容器故障，有效地防止事故發(fā)生。

定期校驗電容器保護的可靠性，以及對電容器組校驗工作規(guī)范化。例如，對電容器的電容量和熔斷器的檢查，每個月不少于一次，在一年內(nèi)要測量電容器的損耗正切角2－3 次，目的是檢查電容器的可靠性。對無熔絲保護的電容器應根據(jù)具體情況，采取分組熔絲保護、雙星形接線的零相電流平衡保護、雙三角形接線的橫差保護、單三角形接線的零序電流保護。

電容器投入運行前，必須進行接線檢查和交接試驗，試驗合格后，方可投入使用。減少投切次數(shù)，采取電容器組循環(huán)投切，同時延長自動補償裝置控制器的延時時間間隔，從而減少投切次數(shù)，使得每組電容器的投切每年不超過5000 次。在有電容器補償?shù)淖冸娝碗姇r，先合各路出線開關(guān)，后合電容器開關(guān)。停電時，先拉開電容器開關(guān)，后拉開各路出線開關(guān)。

電容器運行操作人員應建立日常巡視檢查、定期停電檢查和特殊巡視檢查制度，要填寫檢查記錄，注意觀察電力電容器運行的電壓、電流和環(huán)境溫度不得超過制造廠家規(guī)定的范圍。檢查時發(fā)現(xiàn)電容器外殼有膨脹、漏油、滲油，或者箱壁產(chǎn)生棱角、嚴重凸出、產(chǎn)生異響，都應立即停用，防止電容器爆炸起火。

3 電容器故障診斷及排除方法

3.1 電容器滲漏油

保養(yǎng)不良，使外殼油漆剝落。應仔細檢查滲漏油部位后，先清除該部位殘留的漆膜，再重新涂漆，并提高油漆的質(zhì)量，使用中及時補漆。

在搬移過程中將瓷套管與外殼交接處碰傷，產(chǎn)生裂紋。應嚴禁提拿瓷套附近；旋緊觸頭栓時用力過猛而扭傷接頭，造成瓷套管焊接處損傷，應改進接線結(jié)構(gòu)，消除硬接線機械應力，接線時不能扳搖瓷套管，擰緊螺母時勿用力過猛。若在裂紋部位只有輕微的滲油而不漏油，可在滲油部位處嵌入肥皂，暫時繼續(xù)使用。若出現(xiàn)裂紋，可用錫鉛焊料焊補，但勿使焊料過熱以免瓷套管上銀層脫落。若裂紋嚴重，無法修補時，應更換電容器。

日光暴曬，溫度變化劇烈。應采用相應的措施，盡量防止暴曬。

電容器本身有缺陷。應該更換質(zhì)量好的電容器。

介質(zhì)劣化，造成損耗增大而發(fā)熱，使內(nèi)部壓力增加。應合理選擇介質(zhì)，一般常用密度極高的電容器紙和介電常數(shù)較大的浸漬劑。

3.2 外殼膨脹

介質(zhì)內(nèi)部破壞產(chǎn)生局部放電，使介質(zhì)產(chǎn)生氣體，體積膨脹。

電容器外殼變形（即電容器外殼膨脹，“鼓肚”）在故障中占比例最大。一般油箱隨溫度變化發(fā)生膨脹和收縮是正?，F(xiàn)象，但是，當內(nèi)部發(fā)生局部放電，絕緣油產(chǎn)生大量氣體時，就會使箱壁變形，形成明顯的鼓肚現(xiàn)象?；虿糠衷骷舸┗驑O對殼擊穿，使介質(zhì)產(chǎn)生氣體，造成外殼膨脹。造成鼓肚的原因一般是由于漏油，導致空氣進入，使內(nèi)部電介質(zhì)膨脹；或者是電容器使用期已滿，或產(chǎn)品本身質(zhì)量差。比如絕緣紙和鉛箔質(zhì)量差，浸漬液不是吸氣性的電容器油，又沒有合格的凈化處理條件，加上在設計上追求比特性的指標，工作場強選擇較高，這些低質(zhì)量產(chǎn)品在高場強下運行，使得電容器內(nèi)部的絕緣（電介質(zhì)）物游離而分解出氣體或部分元件擊穿電極對外殼放電等原因，使電容器的密封外殼內(nèi)部壓力增大，導致電容器的外殼膨脹變形，極易造成鼓肚現(xiàn)象和元器件擊穿、熔絲熔斷的故障。對于電容器運行中故障的征兆，應及時處理，避免事故蔓延和擴大。

對運行中的電容器應進行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)外殼輕微膨脹時應采取措施，膨脹嚴重的應立即退出運行，以免發(fā)生爆炸。對鼓肚的電容器嚴禁用降壓的方法繼續(xù)使用，因為內(nèi)部擊穿處會不斷產(chǎn)生電弧，使體積更加膨脹而導致電容器爆炸。因此，運行使用前一定要對電容器的產(chǎn)品質(zhì)量嚴格把關(guān)。發(fā)生鼓肚的電容器無法修復，也不能繼續(xù)使用，必須更換合格的電容器投入運行。

3.3 電容器爆炸

電容器內(nèi)部故障防護不完善。應完善電容器內(nèi)部故障防護。對于高壓電容器組總?cè)萘坎怀^100kVAR 時，可安裝跌落式熔斷器?？?cè)萘繛?00－300kVAR 時，可安裝斷路器進行保護。但電容器采用熔斷器保護時，熔體的額定電流不超過電容器組額定電流的1.5 倍。

無熔體保護。對于無熔體保護的高壓電容器，應根據(jù)具體情況，采用內(nèi)部故障防護式，有分組熔體保護、雙Y 形接線的零相電流平衡保護、雙三角形接線及單三角形的零序電流保護。

電容器的運行管理制度不完善。應加強電容器補償裝置的運行管理和維護，進行定期檢查和巡視，發(fā)現(xiàn)元器件故障及時排除。

另外，還應做到以下幾點。電容器室應符合防火要求，室內(nèi)不得使用木板、油毛氈等易燃材料。在電容器室附近配備四氯化碳滅火器消防設備，如遇電容器爆炸起火，應先切斷電源。盡快制止火災蔓延，嚴禁用水滅火。

運行中電容器爆炸是一種惡性事故，一般在內(nèi)部元件發(fā)生極間或外殼絕緣擊穿時與之并聯(lián)的其他電容器將對該電容器釋放很大的能量，這樣就使電容器爆炸以致引起火災。

產(chǎn)生爆炸的主要原因是極間游離（或者內(nèi)部游離）放電造成的電容器極間擊穿短路。電容器裝配適當?shù)谋Ｗo熔絲，其安秒特性就小于油箱的爆炸特性。當電容器發(fā)生短路擊穿時，熔絲將會迅速熔斷，從而切斷電源，避免爆炸，防止著火將鄰近的電容器炸壞。

制造工藝不良，內(nèi)部元件擊穿；電容器對外殼絕緣損壞；密封不良和漏油；鼓肚；帶負荷合閘；溫度過高，通風不良，運行電壓過高，諧波分量大，操作過電壓等也會造成電容器爆炸。

星形接線的電容器組，由于故障電流受到限制很少發(fā)生爆炸現(xiàn)象。單臺保護熔絲是很重要的保護裝置，其安秒特性配置適當即可防止油箱爆裂，因此，采用星形接線也是很重要的防爆措施。紙膜和全膜復合介質(zhì)的電容元件在局部放電后，絕緣紙在高溫下碳化。由于碳化紙的隔離會使放電維持一段時間，這時會產(chǎn)生大量氣體，如果沒有熔絲保護，油箱將會爆裂。全膜電容器則在放電后薄膜受到高溫作用熔化，使兩個電極接觸連接。而不發(fā)生電弧放電，也不會產(chǎn)生氣體引起爆炸，因此為了防爆應該選用全膜電容器。

當電容器發(fā)生爆炸時，必須更換新的相同型號的電容器。

3.4 電容器溫度過高

主要原因是電容器過電流和通風條件差造成的。例如，電容器室的設計、安裝不合理所造成的通風不良；電容器長期過電流等等。此外，電容器內(nèi)部元件故障，電介質(zhì)老化、介質(zhì)損耗角增大等都可能導致電容器溫升過高。電容器溫升高影響電容器的壽命也有導致絕緣擊穿使電容器短路的可能。因此，運行中應嚴格監(jiān)視和控制電容器的環(huán)境溫度，如果采取措施后仍然超過運行溫度時，應立即停止運行。環(huán)境溫度過高，電容器布置太密，可粘貼示溫蠟片或用溫度計及早測出溫升，改善電容器所在場合的通風條件，可增大電容器間的散熱間隙。

頻繁切合，使電容器反復涌流作用，應減小通斷次數(shù)，在線路停止使用時切斷電容器。

長期過電壓運行，造成過載。應更換電壓較高的電容器。

高次諧波電流影響，應加裝串聯(lián)電抗器。

觸頭螺栓松動，應在停電時緊固螺栓。

電介質(zhì)老化，損耗增大，應停止使用并進行更換。

內(nèi)部部分串聯(lián)組被擊穿使電容量增大，應更換電容器。

3.5 瓷套管破裂、外部損傷或搬運時碰撞

應在搬運時妥善包裝、保持電容器直立、輕搬輕放，防止碰撞瓷套管。瓷套管破裂時應更換，外殼損傷而滲漏油的可補焊，損傷嚴重應報廢處理。

3.6 驗收試驗擊穿

電容器本身有缺陷或損壞，應更換電容器，損壞不嚴重可進行修理。

試驗電壓過高或持續(xù)時間過長，應嚴格按規(guī)定的數(shù)字試驗。

測量電壓的方法錯誤，應嚴格按規(guī)定的數(shù)字試驗。

3.7 電容器內(nèi)部有異常響聲

電容器在正常運行情況下無任何聲響，因為電容器是一種靜止電器又無勵磁部分，不應該有聲音。

如果電容器在運行中發(fā)現(xiàn)有“吱吱”或“咕咕”聲，則是由于電容器內(nèi)部有局部放電現(xiàn)象。這是電容器內(nèi)部絕緣崩潰的先兆，應停止運行，找出故障電容器并進行更換。

3.8 瓷套管表面放電閃絡

電容器在運行時，由于缺乏清掃和維護，其瓷絕緣子表面因污穢可能引起放電，原因是瓷絕緣有缺陷，表面臟污。對運行中的電容器組，應進行定期清掃檢查，在污穢嚴重地區(qū)，還應采取有效的防污措施，或者不安裝電容器。

3.9 運行中電容器過電流

運行中的電容器出現(xiàn)過電流是出于過電壓或高次諧波引起的。根據(jù)規(guī)定，電容器可在1.3 倍額定電流下運行。由于允許電容器的電容值有±1.3%的誤差，因此，實際的允許過電流可達到1.4 倍額定電流。若電容器組的電流超過允許值，應將電容器組從網(wǎng)絡中斷開，并采取相應的措施，排除故障后才能繼續(xù)運行。

［1］楊 斌，章立軍，郭 云，等.電氣設備診斷現(xiàn)場實用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［2］陳家斌.怎樣處理電氣設備運行中的異常［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［3］芮靜康.常見電氣故障的診斷與維修［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

［4］陳家斌.變電運行與管理技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2004年.

［5］雷玉貴.變電檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［6］郭 濤，陳冬雪.怎樣查找和處理電氣故障［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2011.

［7］陳家斌.常用電氣設備故障排除實例［M］.河南科學技術(shù)出版社，2004.

［8］芮靜康等.常見電氣故障快速診斷與維修［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［9］周志敏，周紀海，紀愛華.無功補償電容器配置運行維護［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.