芻議并聯(lián)電容器的運(yùn)行維護(hù)與故障分析

張明杰

中圖分類號(hào)：TM9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2018）2-000-01

摘要 分析了電容器常見(jiàn)故障產(chǎn)生的原因，介紹了各種故障出現(xiàn)時(shí)的診斷方法，提出了避免各種故障出現(xiàn)的預(yù)防措施，以避免電容器損壞等事故的發(fā)生，從而保證電網(wǎng)高效、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 電容器 故障 原因分析 預(yù)防措施

電容器是儲(chǔ)存電荷的容器，它可以分為移相、串聯(lián)、電熱、耦合、均壓、濾波、脈沖及標(biāo)準(zhǔn)電容器。移相電容器與負(fù)荷或供電設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行后，能夠補(bǔ)償電網(wǎng)的無(wú)功功率不足，這就稱為并聯(lián)補(bǔ)償。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器是為了減少線路的無(wú)功輸出，提高電網(wǎng)的輸送能力，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低電能損耗，因此改善了電網(wǎng)和用戶的電壓質(zhì)量。

一、并聯(lián)電容器的使用情況

在近幾年的城網(wǎng)建設(shè)改造工作中，針對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展、用電負(fù)荷的變化、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改善，在以陣損和保證電網(wǎng)電壓合格率為前提的情況下，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算和無(wú)功優(yōu)化分析。但是電容器產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題、設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)偏高和電網(wǎng)諧波治理不力等多種原因造成電容器損壞情況比較嚴(yán)重。因此我們對(duì)變電站內(nèi)電容器裝置的運(yùn)行狀況進(jìn)行了全面的調(diào)查研究和故障分析，從電容器的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理方面查找問(wèn)題。經(jīng)過(guò)一年的整治，使集合式電容器的故障率降了下來(lái)，現(xiàn)在已處于一個(gè)平穩(wěn)的階段。

但是集合式電容器的損壞率依然高于分散式電容器，這是由于集合式電容器一旦損壞則統(tǒng)計(jì)整組容量，分散式電容器損壞后只統(tǒng)計(jì)損壞單元的容量。

隨著電容器制造技術(shù)的提高，電容器單元的容量已突破原來(lái)的334 kvar，達(dá)到500kvar，甚至更高，為克服分散式電容器占地大的問(wèn)題，出現(xiàn)了構(gòu)架式電容器。從目前在變電站的運(yùn)行情況來(lái)看，其占地面積不大、更換損壞單元方便的優(yōu)點(diǎn)已顯現(xiàn)出來(lái)。

二、并聯(lián)電容器的運(yùn)行條件

（一）電容器運(yùn)行中的允許過(guò)電壓

電容器的無(wú)功功率與電壓的平方成正比，電壓變動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)電容器的容量產(chǎn)生影響。電壓升高會(huì)使電容器溫度升高，壽命縮短，電壓過(guò)高還會(huì)造成電容器燒壞。另外電壓波形畸變會(huì)產(chǎn)生較大的高次諧波電流，使電容器嚴(yán)重過(guò)電流。

電容器運(yùn)行時(shí)的電壓允許范圍為：電容器必須能在1.05倍額定電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行，并在一晝夜中，在最高不超過(guò)1.1倍額定電壓下允許運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)6小時(shí)。但當(dāng)周圍空氣溫度24小時(shí)平均最高值低于標(biāo)準(zhǔn)10oc時(shí)，電容器能在1.1倍額定電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行。

（二）電容器運(yùn)行中允許的過(guò)電流

電容器允許長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)電流倍數(shù)為1.3倍，即可超出額定電流30%長(zhǎng)期運(yùn)行。其中的10%為允許工頻過(guò)電流；20%為留給高次諧波電壓引起的過(guò)電流。

（三）電容器運(yùn)行溫度

電容器運(yùn)行溫度是保證電容器安全運(yùn)行和達(dá)到正常使用壽命的重要條件之一。電容器設(shè)計(jì)的熱計(jì)算是以絕緣介質(zhì)所能長(zhǎng)期承受的最大溫度為依據(jù)。運(yùn)行溫度過(guò)高，會(huì)使壽命縮短，甚至引起介質(zhì)擊穿損壞。

三、造成并聯(lián)電容器故障的主要因素

電容器組的正常運(yùn)行對(duì)于電力系統(tǒng)電能的質(zhì)量與效益都起著至關(guān)重要的作用，但由于電容器本身的設(shè)計(jì)及運(yùn)行條件各方面的原因，造成電容器的損壞率較高的因素主要有：

（一）初期性故障

電容器存在潛在缺陷，如電容器在真空條件下制造時(shí)混入了空氣、介質(zhì)不純等，于初期如供電遇異常情形，會(huì)劣化引起的故障；

（二）偶發(fā)性故障

接線不牢或遭外力破壞等，是在搬運(yùn)、安裝或運(yùn)行過(guò)程中由于人為疏忽等產(chǎn)生的機(jī)械缺陷，而導(dǎo)致的電容器在運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障；

（三）過(guò)載使用引起故障

1.安裝處所周圍溫度升高，通風(fēng)不良。

2.過(guò)電壓運(yùn)轉(zhuǎn)：包括運(yùn)行過(guò)電壓、諧波過(guò)電壓、操作過(guò)電壓等，超過(guò)最高容許過(guò)電壓限值。

3.過(guò)電流運(yùn)轉(zhuǎn)：電容器的充電電流含有諧波狀況下，該電流的有效值大于過(guò)電流限值。

4.老化性故障：電容器使用多年后，由于絕緣強(qiáng)度老化和內(nèi)部游離等因素，造成電氣絕緣強(qiáng)度降低而引起損壞。

四、防止并聯(lián)電容器發(fā)生安全事故的對(duì)策

1.針對(duì)220 kV變電站電容器功率大、組數(shù)多，易產(chǎn)生過(guò)電壓的特點(diǎn)增加補(bǔ)償精度。可組合投切3組不同的電容量，3組電容器的容量比為3：2：1。部分110 kV變電站負(fù)載小，10 kV母線電壓高，亦可采用容量比2：1的方式運(yùn)行。35 kV變電站應(yīng)采用小容量電容器組運(yùn)行。

2.電容器室、配電室應(yīng)保持干燥、通風(fēng)，加強(qiáng)對(duì)電容器組及室內(nèi)配電裝置的清掃維護(hù)，并做好防止小動(dòng)物危害的措施。

3.定期對(duì)10 kV保護(hù)進(jìn)行校驗(yàn)。加強(qiáng)對(duì)真空開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，在允許范圍內(nèi)盡量加大其開(kāi)斷行程，確保其操作迅速可靠。

4.正確選擇電容器熔斷器容量，更換熔斷器時(shí)應(yīng)對(duì)電容器單只逐個(gè)放電并可靠接地，以保證人身安全。

五、結(jié)語(yǔ)

以上是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的并聯(lián)電容器幾種典型故障，加以分析并提出有效的防止故障發(fā)生的措施。要保證并聯(lián)電容器裝置的正常運(yùn)行，必須按照裝置的運(yùn)行規(guī)定和電網(wǎng)實(shí)際情況，制定相應(yīng)的實(shí)施細(xì)則（制度），并嚴(yán)格執(zhí)行，同時(shí)要加強(qiáng)裝置的整體維護(hù)管理，確保各類設(shè)備完好、性能可靠、參數(shù)匹配。在運(yùn)行中要認(rèn)真觀察、記錄電流、電壓、功率因數(shù)、油量、油位、溫度指示、接點(diǎn)狀態(tài)等是否正常，創(chuàng)造良好的運(yùn)行條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]松森，汪啟槐，楊一民.并聯(lián)電容器裝置技術(shù)及應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社.

[2]陳化鋼.電力設(shè)備異常運(yùn)行及事故處理手冊(cè)[M].中國(guó)水利水電出版社.

[3]李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].中國(guó)電力出版社.

[4]孔飄紅，韓雪蓮，李芳.電容器組群爆的故障分析與運(yùn)行建議[M].電力電容器與無(wú)功補(bǔ)償，2010.