荷花池變電所并聯(lián)電容器組熔斷器群爆原因分析及改進(jìn)措施

汪亮亮

【摘? 要】本文針對(duì)荷花池變電所引起并聯(lián)電容器組熔斷器“群爆”的因素進(jìn)行了分析與排查，根據(jù)其呈現(xiàn)的特征，提出了解決故障的改進(jìn)措施，通過現(xiàn)場(chǎng)措施的實(shí)施與落實(shí)，避免了荷花池變電所該故障的再次發(fā)生。為其它變電所應(yīng)用并聯(lián)電容器時(shí)起到了防護(hù)和借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】并聯(lián)電容器組? 熔斷器? 群爆

1、引言

當(dāng)發(fā)生電容器組全組熔斷器熔斷或一相全熔斷，而熔斷器熔斷時(shí)不再同一瞬間，是一只接一只的持續(xù)一段時(shí)間，稱該現(xiàn)象為熔斷器的“群爆”。荷花池變電所10KVI段電容器組熔斷器熔斷，操作人員接到指令后將I段電容器由運(yùn)行改檢修，檢查發(fā)現(xiàn)共有6只熔斷器熔斷，其中A相3只，B相2只，C相1只。隨后對(duì)電容器組詳細(xì)全面的檢查，并進(jìn)行了絕緣及特性試驗(yàn)，更換了熔斷器，重新投運(yùn)10KVI段電容器。運(yùn)行8小時(shí)后，10KVI段電容器熔斷器再次熔斷5只，其中A相3只，B相1只，C相1只。類似這樣的熔斷器“群爆”現(xiàn)象，荷花池變電所以往曾經(jīng)發(fā)生過好幾次。熔斷器“群爆”，一定是過電流作用的結(jié)果，且熔斷器是并聯(lián)電容器組中單臺(tái)電容器內(nèi)部故障的主要保護(hù)?？梢妼?duì)于“群爆”故障的危害是不言而喻的，因此，必須對(duì)其原因進(jìn)行深入的分析，總結(jié)相應(yīng)的防范措施，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2、“群爆”現(xiàn)象的特點(diǎn)：

2.1、室外電容器組發(fā)生“群爆”后，外觀檢查均能發(fā)現(xiàn)熔斷件熔斷管表面有放電燒損的痕跡。

2.2、有無(wú)串聯(lián)電抗器均能發(fā)生“群爆”。

2.3、無(wú)論何種接線均會(huì)發(fā)生“群爆”，統(tǒng)計(jì)資料表明三角形接線者發(fā)生機(jī)率相對(duì)多一些。

2.4、“群爆”多發(fā)生于惡劣天氣或投入運(yùn)行操作結(jié)束時(shí)。

2.5、調(diào)整電容器容量也不能防止“群爆”。

2.6、“群爆”發(fā)生時(shí)，大部分情況下保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，故斷路器不跳。

3、造成荷花池變電所并聯(lián)電容器組熔斷器群爆原因分析如下：

3.1、熔斷器的額定電流選擇不合理。選擇熔斷器額定電流時(shí)，應(yīng)考慮與電容器的額定電流相配合。

電容器允許在1.3IN下長(zhǎng)期工作，并允許電容值的偏差為-5%～+10%.因此在運(yùn)行中，有的電容器工作電流可達(dá)1.1×1.3=1.43倍的額定電流。因而IEC549規(guī)定：熔斷器額定電流和電容器額定電流之比值要大于1.43倍。GB3983-85《并聯(lián)電容器》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1.5～1.6倍，原水利電力部SDJ25-85規(guī)定為1.5～2.0倍。但在發(fā)生“群爆”現(xiàn)象的電容器組中，該比值有的只有1.35～1.37，有些甚至更小。根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，國(guó)產(chǎn)熔斷器額定電流的偏差多數(shù)超過20%，考慮該因素，推薦電流比以1.7～1.8為宜。

3.2、諧波產(chǎn)生“群爆”。由于荷花池變電所10KV帶有大量電機(jī)非線性設(shè)備，加之負(fù)荷較重使產(chǎn)生的諧波不斷增大。當(dāng)諧波電流進(jìn)入電容器后，回路中電流急增，從而造成電容器過負(fù)荷，當(dāng)時(shí)間超過其延時(shí)時(shí)間，便會(huì)大量熔斷，形成“群爆”現(xiàn)象。而荷花池變電所10KV并聯(lián)電容器組沒有串聯(lián)起限制合閘涌流和高次諧波的電抗器。

3.3、熔斷器開斷性能較差。熔斷器在開斷規(guī)定的容性電流時(shí)不應(yīng)發(fā)生重燃，否則相當(dāng)于許多并聯(lián)運(yùn)行的電容器中的一組切斷后又重新投入，將引起與之并聯(lián)運(yùn)行的電容器對(duì)其放電。此放電電流大大超過熔斷器的抗涌流能力，從而使其熔斷，產(chǎn)生“群爆”。

4、防止荷花池變電所并聯(lián)電容器組熔斷器發(fā)生群爆的改進(jìn)措施：

4.1、正確選擇熔斷器的額定電流。

當(dāng)單臺(tái)電容器為三相時(shí)，以10KV系統(tǒng)為例：其標(biāo)注的額定電壓有11KV/√3和 11KV。這兩種標(biāo)注方式主要區(qū)別在于說明此三相電容內(nèi)部接線方式分為星型 Y 和三角型Δ兩種。而加在三相電容器三個(gè)接線端電壓均為線電壓 11KV。計(jì)算其額定電流時(shí)和標(biāo)注中11KV/√3分母上的√3 無(wú)關(guān)，不管是Y接法Δ接法，U均為11KV。而不是11KV/√3。根據(jù)三相電功率 Q=√3UI 得出I=Q/√3U（不論星型Y和三角型Δ接法。不考慮sinΦ）。Q為電容器額定容量Kvar，U為電網(wǎng)線電壓。

當(dāng)單臺(tái)電容器為單相時(shí)，以10KV系統(tǒng)為例：其標(biāo)注的額定電壓有11KV/√3和 11KV，這兩種標(biāo)注方式主要區(qū)別在于說明：標(biāo)稱11KV/√3的單臺(tái)電容當(dāng)組成電容器組接在三相電網(wǎng)時(shí)只能接成Y，電網(wǎng)線電壓為 11KV 時(shí)，此時(shí)電容兩個(gè)接線柱實(shí)際電壓為 11KV √3 即6.4KV。否則當(dāng)接成Δ時(shí)電容器就會(huì)過電壓，當(dāng)單只電容接電源時(shí)只能接在 6.4KV 電網(wǎng)中而不是 11KV 電網(wǎng)。這時(shí)計(jì)算單臺(tái)電容器電流時(shí) I=Q/U，Q為電容器額定容量 Kvar，U為11KV/√3 即6.4KV也就是電網(wǎng)電壓的相電壓而不是線電壓11KV;標(biāo)稱 11KV 的單臺(tái)電容當(dāng)組成電容器組接在三相電網(wǎng)時(shí)只能接成Δ，如果接成Y 時(shí)，由于電容器兩端實(shí)際電壓降成相電壓11KV/√3 即 6.4KV，他就達(dá)不到它的標(biāo)稱 Kvar 值。如果三只這樣的電容器組成電容器組按Δ型可直接接在線電壓為 11KV 的三相電網(wǎng)中。單只電容可直接接在三相 11KV 其中兩相上。計(jì)算電流時(shí) I=Q/U，Q 為電容器額定容量 Kvar，U 為電網(wǎng)線電壓。

荷花池變電所10KV所用電容器組為單臺(tái)單相并聯(lián)組成其型號(hào)：BFM 11/√3-30-1W，結(jié)合型號(hào)可以看出接在三相電網(wǎng)時(shí)只能接成Y，

而單臺(tái)電容器的額定電流I=√3（30/11）即約為4.72A，因此根據(jù)3.1所講，則選擇熔斷器的額定電流為1.7～1.8I，即約為8.5A。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)規(guī)格因此最終選擇了熔斷器的額定電流為10A。

4.2、加裝串聯(lián)電抗器，并正確選擇其參數(shù)。

荷花池變電所并聯(lián)電容器組熔斷器群爆前未串聯(lián)電抗器，簡(jiǎn)圖如下：

改進(jìn)措施后簡(jiǎn)圖：

并聯(lián)電容器組串聯(lián)電抗器的主要額定參數(shù)有：

額定電流I——在電抗器和電容器組串聯(lián)接入額定母線電壓的條件下，流過電抗器的所允許承受的相電流。

額定感抗X——在端子額定電壓下，電抗器的每相感抗。

額定容量Q——在端子額定電壓下，電抗器的三相容量。

電抗率K——并聯(lián)電容器串聯(lián)電抗器的額定電抗與串聯(lián)連接的電容器的額定容抗之比，以百分?jǐn)?shù)表示。

荷花池變電所并聯(lián)電容器組選用串聯(lián)電抗器主要參數(shù)選擇：

4.2.1串聯(lián)電抗器的電抗率K的選擇

電力系統(tǒng)中諧波電流一般以5次較大，7次次之，11次次次之，3次一般不嚴(yán)重。在工程設(shè)計(jì)中，為避免5次及以上諧波諧振，即取n=5時(shí)，

電容器組串聯(lián)電抗器電抗率應(yīng)滿足K>1/n，即取K>0.04，一般取X=（4.5%～6%）X，考慮到按廠家樣本實(shí)際額定電抗率K達(dá)不到規(guī)定值，同時(shí)適當(dāng)提高額定電抗率K有利于減少分流到電容器支路中的諧波電流，因此設(shè)計(jì)通常取X=（5%～6%）X是合理的。所以荷花池變電所并聯(lián)電容器組串聯(lián)電抗器的電抗率K選擇6%。

4.2.2串聯(lián)電抗器的容量選擇

X為電容器組單相容抗;Q為電容器組單相容量;U為電容器端子額定電壓;I為流過電容器組的額定相電流;X為串聯(lián)電抗器單相感抗;Q為串聯(lián)電抗器單相容量;其中：

K=X/X?? ???????????????????????????（1）

I= I;U=IX;U=IX;Q=UI;? ????（2）

Q=UI=IX=IKX=KQ;??????????? ??（3）

由此可知，串聯(lián)電抗器單相容量等于電容器組單相容量乘以額定電抗率K，總?cè)萘康年P(guān)系亦然。

荷花池變電所10KVI段電容器總?cè)萘繛?×9×30Kvar=810Kvar，則串聯(lián)電抗器的額定容量Q為K*810 Kvar，即0.06×810=48.6Kvar.

4.2.3串聯(lián)電抗器的額定電流選擇

結(jié)合4.1所計(jì)算的單臺(tái)電容器的額定電流I=√3（30/11），實(shí)際時(shí)9只單相電容器并聯(lián)，參照4.2.2的公式（2），則串聯(lián)電抗器的額定電流為9×√3（30/11）=42.51A

4.2.4串聯(lián)電抗器的額定感抗選擇

單臺(tái)電容器的額定容抗X = U/ Q= 11/ 30;實(shí)際時(shí)9只單相電容器并聯(lián)，參照4.2.2的公式（1），則串聯(lián)電抗器的額定感抗X為K*9*11/ 30=2.18

綜上所述，荷花池變電所10KVI電容器組串聯(lián)用電抗器選型為：CKSGQ/11/√3/48.6/6%

額定頻率：50HZ??? 額定相數(shù)：三相?? 額定容量：48.6Kvar???? 額定電壓：10KV?????? 額定電流：42.51A?? 額定電抗：2.18

4.3、選用性能較好的熔斷器。選擇開斷性能優(yōu)良，不重燃的專用熔斷器。

4.4、采用星形接線。為減少“群爆”熔斷器熔斷的數(shù)量，電容器組應(yīng)盡量采用星形接線，而荷花池變電所電容器組已是采用星形接線。

5、結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)荷花池變電所并聯(lián)電容器組熔斷器發(fā)生“群爆”現(xiàn)象的原因，采取了一系列的防范措施，同時(shí)也對(duì)其10KVI、II段實(shí)施了改進(jìn)措施，改進(jìn)后取得了明顯的效果。截至目前，該故障未曾再次發(fā)生。對(duì)我們以后在此方面的設(shè)計(jì)、選型起到了一定的參考和借鑒的作用。

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