變電站電容器常見(jiàn)故障處理的研究

吳小彪

摘 要：電容器是變電站的核心部分，在整個(gè)電力運(yùn)行種發(fā)揮著重要的作用。因此，保證電容器的正常運(yùn)行十分關(guān)鍵。就變電站電容器的運(yùn)維和故障處理進(jìn)行了分析，以提高變電站電容器運(yùn)維和故障處理的水平。

關(guān)鍵詞：變電站；電容器；運(yùn)行故障；焊縫處理

中圖分類號(hào)：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.122

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力工業(yè)異軍突起。在變電站的電力設(shè)備中，電容器是非常重要的元件，在電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行中發(fā)揮非常重要的作用。同時(shí)，電容器的運(yùn)行狀況也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的輸、送電能能力、電壓質(zhì)量和線路損耗產(chǎn)生較大的影響。但電容器在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)不可避免地出現(xiàn)各種故障，這樣就可能對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，對(duì)變電站電容器的運(yùn)維和故障處理進(jìn)行研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電容器滲漏油故障處理

電容器滲漏油是一種常見(jiàn)的故障，一般發(fā)生在電容器下底部和上蓋邊沿的滾焊焊縫處、上蓋地線端子、注油孔、銘牌和搬運(yùn)把手的焊接處。其產(chǎn)生的原因是多方面的，主要包括產(chǎn)品質(zhì)量較差、缺乏維護(hù)，導(dǎo)致外殼生銹、腐蝕，進(jìn)而造成電容器滲漏油。如果電容器輕微漏油，則可用膠黏劑修補(bǔ)，或用錫和環(huán)氧樹(shù)脂補(bǔ)焊或釬焊，且同時(shí)減輕負(fù)荷或降低環(huán)境溫度，但不應(yīng)繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。電容器是一個(gè)密封體，如果密封不嚴(yán)，則空氣、水分或雜質(zhì)會(huì)滲入其中，進(jìn)而使絕緣性能下降，甚至導(dǎo)致絕緣擊穿。如果發(fā)現(xiàn)電容器漏油嚴(yán)重，則應(yīng)及時(shí)退出運(yùn)行。

在運(yùn)輸或運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)電容器外殼漏油，則可用錫鉛焊料釬焊的方法處理；如果發(fā)現(xiàn)套管焊縫處滲油，則可用錫鉛焊料修補(bǔ)，但應(yīng)注意烙鐵不能過(guò)熱，以免銀層脫焊。電容器發(fā)生油滲漏的部位主要為油箱、套管的焊縫，發(fā)生滲漏油的主要原因?yàn)楹附庸に嚥涣?。此外，一些制造廠對(duì)電容器密封試驗(yàn)的要求不嚴(yán)格，采用在75 ℃下加熱2 h的抽樣加熱試驗(yàn)，而不是逐臺(tái)試驗(yàn)。而美國(guó)西屋公司采用在85 ℃加熱8 h的試驗(yàn)；法國(guó)西門(mén)子公司采用在95 ℃下保持6 h加熱試驗(yàn)。由于這些產(chǎn)品通過(guò)了嚴(yán)格的試驗(yàn)，所以，很少出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象。

套管上常見(jiàn)的滲油部位包括根部、帽蓋和螺栓等焊口，滲漏原因?yàn)榧庸すに噯?wèn)題、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題和人為因素。帽蓋和螺栓構(gòu)成主體，如果焊接質(zhì)量差，則對(duì)螺紋緊力稍大就會(huì)引起焊縫斷裂。如果采用硬母線連接電容器瓷套管，當(dāng)溫度變化時(shí)，母線會(huì)發(fā)生膨脹或收縮，進(jìn)而使螺桿受力，很容易將螺桿焊口拉開(kāi)。此外，搬運(yùn)電容器時(shí)，如果采用直接提套管的方法，且運(yùn)輸過(guò)程中的包裝質(zhì)量不好，也會(huì)使套管的焊縫破裂，引起滲漏。

2 電容器外殼膨脹故障的處理方法

“鼓肚”在電容器故障中所占的比例最大。在高電場(chǎng)作用下，電容器內(nèi)部的絕緣（介質(zhì)）物游離，分解出氣體或?qū)е虏糠衷粨舸?。由于電極會(huì)對(duì)外殼放電等原因，使電容器密封外殼的內(nèi)部壓力增電容器的絕緣介質(zhì)為油性有機(jī)物，電容器在運(yùn)行過(guò)程中，箱體隨之熱脹冷縮是一種正?，F(xiàn)象，但當(dāng)電容器的箱體密封受損，空氣、水分或雜質(zhì)的侵入使絕緣性能下降時(shí)，其內(nèi)部放電或被擊穿，內(nèi)部產(chǎn)生的大量氣體使箱體膨脹。造成箱體膨脹的主要原因包括運(yùn)行時(shí)的過(guò)電壓和過(guò)電流、操作過(guò)電壓、室溫過(guò)高和電容器本身的質(zhì)量問(wèn)題等。當(dāng)出現(xiàn)電容器殼體膨脹時(shí)，應(yīng)及時(shí)退出運(yùn)行并排除故障。

電容器油箱隨溫度變化發(fā)生一定的鼓脹或收縮是正?，F(xiàn)象，但當(dāng)內(nèi)部發(fā)生放電時(shí)，絕緣油會(huì)產(chǎn)生大量的“氣體”，進(jìn)而使箱壁變形。已經(jīng)形成明顯 “鼓肚”的電容器不可再次使用，且無(wú)法修復(fù)，應(yīng)拆下并更換新的電容器。以往，電容器中采用的絕緣紙和鉛箔（或鋁箔）的質(zhì)量差，浸漬液也并不是吸氣性的電容器油，沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的凈化處理，加之在設(shè)計(jì)上追求比特性指標(biāo)，這樣低質(zhì)量的產(chǎn)品在高電場(chǎng)中運(yùn)行，容易發(fā)生大批電容器“鼓肚”、元件擊穿和熔絲動(dòng)作等故障。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，電容器擊穿的部位多在電極的邊緣、拐角和引線與極板接觸處以及元件出現(xiàn)折疊的部位。這些部位的電場(chǎng)強(qiáng)度或電流密度較高，容易發(fā)生局部放電或熱燒傷絕緣。因此，在使用前，一定要對(duì)電容器的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。

3 電容器溫度高故障的處理方法

與其他電器設(shè)備不同，電容器一般都是在滿負(fù)荷的情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的，因此，周邊環(huán)境會(huì)對(duì)其產(chǎn)生巨大的影響。電容器的電容量與周圍溫度成反比，溫度上升時(shí)，電容器的電容量會(huì)下降。如果長(zhǎng)期處于高溫的環(huán)境中運(yùn)行，電容器的內(nèi)部溫度會(huì)不斷升高，將長(zhǎng)期處于發(fā)熱狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重縮短電容器的使用年限。電容器溫度升高的主要原因是電容器過(guò)電流和通風(fēng)條件差。比如因電容器室的設(shè)計(jì)和安裝不合理，導(dǎo)致通風(fēng)不良；電容器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電壓運(yùn)行，造成電容器產(chǎn)生過(guò)電流；整流裝置產(chǎn)生的高次諧波易使電容器產(chǎn)生過(guò)電流等。此外，電容器內(nèi)部元件故障、介質(zhì)老化和介質(zhì)損耗增大等都可能引起電容器溫度過(guò)高。電容器溫度過(guò)高不僅會(huì)影響電容器的壽命，也有可能導(dǎo)致絕緣擊穿，使電容器短路。因此，在電容器運(yùn)行時(shí)，一方面要注意選用與實(shí)際溫度相適應(yīng)的的電容器；另一方面，在電容器的安裝和使用中，要注重電容器的通風(fēng)、散熱和輻射情況。

4 絕緣不良故障的處理方法

可在預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)絕緣不良的電容器，其中一部分是因電容值偏高引起的。根據(jù)長(zhǎng)期加熱、加壓的壽命試驗(yàn)證明，電容值的變化是很小的。電容值突然增高一般是部分電容元件擊穿、短路造成的。因?yàn)殡娙萜饔啥喽卧?lián)組成，串聯(lián)段數(shù)越少，電容值就越高，部分元件發(fā)生斷線時(shí)，電容值會(huì)減少。絕緣不良電容器的電介質(zhì)損失角過(guò)大。雖然電容器在長(zhǎng)期運(yùn)行后電介質(zhì)損失角將略有增加，但成倍增加是不正常的現(xiàn)象。只有在發(fā)生放電時(shí)，因局部過(guò)熱才會(huì)出現(xiàn)介質(zhì)損失過(guò)大的現(xiàn)象。電極對(duì)油箱的絕緣強(qiáng)度是比較高的，但工藝常存在缺陷，比如在焊接過(guò)程中燒傷了元件與箱體間的絕緣紙、引線未包好、絕緣油量不足、采用短尾套管、絕緣距離不夠和瓷套質(zhì)量較差等，進(jìn)而在試驗(yàn)過(guò)程中可能發(fā)生放電或套管炸裂故障。

5 過(guò)電壓和外力因素的破壞

因開(kāi)關(guān)重燃引起的操過(guò)電壓和系統(tǒng)諧振、套管外絕緣強(qiáng)度不高，或清潔工作做得不好，都將造成電容器損壞。而通過(guò)完善設(shè)備配套，可明顯降低此類故障的發(fā)生率。避雷器距電容器組的距離超過(guò)150 m后，起不到防雷保護(hù)的作用，且可能會(huì)引起電容器套管閃絡(luò)，進(jìn)而損壞電容器，因此，套管外絕緣的強(qiáng)度和清潔等問(wèn)題應(yīng)引起足夠重視；小動(dòng)物竄入電容器設(shè)施，也會(huì)引起套管短路，進(jìn)而發(fā)生爆炸事故。因此，為了防止外力因素的破壞，應(yīng)安裝適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)遮攔，或定期投放滅鼠、蟲(chóng)藥。

6 電容器巡視檢查和維護(hù)中的問(wèn)題

為了降低電容器在運(yùn)行中出現(xiàn)故障的概率，在日常工作中，一定要重視電容器組的巡視、檢查和維護(hù)工作。具體可從以下4方面改進(jìn)運(yùn)維工作：①?gòu)耐獠壳闆r看，要注意觀察電容器外殼是否存在滲漏、膨脹等現(xiàn)象。同時(shí)，還要檢查各引線連接處是否存在松動(dòng)、脫落和斷裂等現(xiàn)象。一旦發(fā)現(xiàn)存在上述現(xiàn)象，則必須立即采取補(bǔ)救措施。值得注意的是，電容器容量與熔斷器容量的配置必須相符合。②考慮外部環(huán)境對(duì)電容器的影響。外部因素包括風(fēng)、雨、雪和陽(yáng)光等，要保證電容器不被這些自然因素侵蝕。電容器室內(nèi)的溫度一定要掌控好，最好保證有良好的通風(fēng)條件。③電容器運(yùn)行中出現(xiàn)不正常的聲響時(shí)，要立即停止運(yùn)行，因?yàn)楹苡锌赡茉谄鋬?nèi)部存在放電現(xiàn)象。④掌握電容器停電安全技術(shù)要求，保證在緊急情況發(fā)生時(shí)，可采取有效、恰當(dāng)?shù)拇胧┭a(bǔ)救。緊急情況下的操作步驟為斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，放電；至少放電3 min后，確定無(wú)電后推上接地刀閘；禁止同時(shí)投入或同時(shí)退出。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電容器是一種無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，它對(duì)電力企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)具有非常重要的意義。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮多種因素的影響，為電容器提供必要的運(yùn)行條件，盡可能地減少電容器中存在的不安全因素。只有這樣，才能保證電容器的正常工作，保證變電站在電力工業(yè)中繼續(xù)發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉桂華.談變電站電容器運(yùn)行維護(hù)與故障處理[J].電子制作，2013（20）.

[2]王偉.關(guān)于變電站電容器的運(yùn)行維護(hù)與故障處理[J].電氣技術(shù)，2008（12）.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The capacitor is a core part of the substation， the electricity to run the entire species plays an important role. Therefore， to ensure the normal operation of the capacitor is crucial. On the operation and maintenance and troubleshooting substation capacitor processing were analyzed in order to improve the level of operation and maintenance and capacitor troubleshooting substation.

Key words： substation； capacitors； operational failure； weld treatment