淺談電力系統(tǒng)中電容器常見故障與運(yùn)行維護(hù)

劉長(zhǎng)生

(四川省攀枝花電業(yè)局，四川 攀枝花 617000)

電容器在目前電力系統(tǒng)中對(duì)于提高電能質(zhì)量有著舉足輕重的作用，是保障電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的重要手段，它的安全運(yùn)行和故障處理非常重要。在長(zhǎng)期運(yùn)行工作中，因?yàn)檫\(yùn)行環(huán)境、人為因素以及設(shè)計(jì)方面的問題，電容器故障屢見不鮮，嚴(yán)重地威脅著電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

從電容器損壞的形態(tài)來分，以油箱鼓肚(膨脹)和滲漏油情況居多，其次為內(nèi)部故障熔絲動(dòng)作、絕緣不良、爆炸等現(xiàn)象，此外還有小動(dòng)物造成的損害。近年來根據(jù)關(guān)鍵資料統(tǒng)計(jì)，電容器故障情況滲漏油占30%、鼓肚占44%、內(nèi)部故障熔絲動(dòng)作占12%、絕緣不良占10%。以下針對(duì)電容器不同的故障情況進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理措施。

1 電容器常見故障分析與處理

1.1 鼓肚現(xiàn)象的分析及處理

在所有電容器的故障中，鼓肚是占比例最大的。一般油箱隨溫度變化發(fā)生膨脹和收縮是正?，F(xiàn)象，但當(dāng)內(nèi)部發(fā)生局部放電，絕緣油產(chǎn)生大量氣體，就會(huì)使箱壁變形，形成明顯的鼓肚現(xiàn)象，發(fā)生鼓肚的電容器不能修復(fù)，只能拆下更換新電容器。造成鼓肚的原因主要是產(chǎn)品質(zhì)量問題，例如為絕緣紙和鉛箔質(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?xiàng)l件，加之在設(shè)計(jì)上追求比特性的指標(biāo)，工作場(chǎng)強(qiáng)選擇較高，這些低質(zhì)量的產(chǎn)品在高電場(chǎng)下運(yùn)行，極易造成鼓肚和元件擊穿熔絲動(dòng)作的故障。實(shí)際運(yùn)行表明:電容元件擊穿的部位多在電極邊緣、拐角和引線與極板接觸處，以及元件出現(xiàn)摺迭部位。這些地方電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度都較高，容易發(fā)生局部放電或過熱燒傷絕緣。此外，運(yùn)行電壓過高或開關(guān)重燃引起的操作過電壓，也將產(chǎn)生局部放電。所以把好進(jìn)貨關(guān)是避免電容器鼓肚損壞的根本措施。

1.2 對(duì)滲漏油現(xiàn)象的分析及相應(yīng)處理

滲漏油現(xiàn)象主要是密封不嚴(yán)或不牢固造成的，電容器是全密封裝置，如密封不嚴(yán)，空氣和水分以及雜質(zhì)都可能進(jìn)入油箱內(nèi)部，造成絕緣受損，危害極大，因此電容器是不允許滲漏油的。實(shí)際中滲漏部位主要在油箱焊縫和套管處，說明是焊接工藝不良，廠家對(duì)密封實(shí)驗(yàn)沒有嚴(yán)格要求，不是逐臺(tái)試漏。按一般標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)加熱到75℃保持2小時(shí)試驗(yàn)，在進(jìn)貨時(shí)應(yīng)嚴(yán)格要求廠家進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。實(shí)際中套管滲油的部位主要是根部法蘭、帽蓋和螺栓等焊口，滲漏的原因有加工工藝問題，還有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和人為的原因。螺栓和帽蓋所采用的焊接機(jī)械強(qiáng)度差，螺絲緊力稍大就會(huì)脫焊;有的變電所用硬母線連接螺桿，使螺栓受力，溫度變化時(shí)也受應(yīng)力，很容易將螺桿焊口拉開；另外搬運(yùn)時(shí)直接提套管，以及運(yùn)輸過程的搬運(yùn)不慎也會(huì)使焊縫開裂。針對(duì)以上原因分別對(duì)廠家和運(yùn)行檢修人員采取措施，加強(qiáng)管理，滲漏問題可以得到解決。輕微滲漏可以用錫和環(huán)氧樹脂補(bǔ)焊。

1.3 絕緣不良現(xiàn)象的分析及相應(yīng)處理

這類現(xiàn)象是在預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，基本上有兩種情況:

a)電容值過高。長(zhǎng)期加熱電壓的壽命試驗(yàn)中，電容值的變化是很小的。電容值的突然增高，只能認(rèn)為是部分電容元件擊穿短路，因?yàn)殡娙萜魇怯啥喽卧?lián)組成的，串聯(lián)段數(shù)減少，電容才會(huì)增高。如果部分元件發(fā)生斷線，電容值將會(huì)減少。

b)另一部分絕緣不良的電容器是介質(zhì)損失角過大所致。長(zhǎng)期運(yùn)行的電容器介質(zhì)損失角會(huì)略有增加，但是成倍增長(zhǎng)卻是不正?，F(xiàn)象。由于只有發(fā)生局部放電和局部過熱才會(huì)發(fā)生介質(zhì)損失角過大的問題，因此我們對(duì)這些產(chǎn)品只能進(jìn)行更換。電極對(duì)油箱的絕緣強(qiáng)度一般是比較高的，但由于工藝上產(chǎn)生的缺陷:例如在焊接過程中燒傷了元件與油箱間的絕緣紙板，引線沒包絕緣，油量不足，采用短尾套管絕緣距離不夠，瓷套質(zhì)量不良等，在試驗(yàn)過程中都可能發(fā)生放電和套管炸裂的故障。所以應(yīng)加強(qiáng)巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患并進(jìn)行相應(yīng)處理。

1.4 爆炸的原因分析及處理

爆炸現(xiàn)象在近年來出現(xiàn)較少，產(chǎn)生爆炸的根本原因是極間游離放電造成的電容器極間擊穿短路。我們認(rèn)為電容器只要配裝適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)熔絲，其安秒特性就小于油箱的爆裂特性。當(dāng)電容器發(fā)生短路擊穿時(shí)，熔絲將首先切斷電源，避免爆炸產(chǎn)生，并且可以防止著火和將鄰近電容器炸壞。星形接線的電容器組，由于故障電流受到限制也很少發(fā)生爆炸現(xiàn)象。因此可以肯定，單臺(tái)保護(hù)熔絲是很重要的裝置，其安秒特性配置適當(dāng)就完成可以防止油箱爆裂，所以采用星形接線也是很重要的防爆措施。

紙膜和全膜電容器極間短路擊穿的性質(zhì)是有差異的。全紙和紙膜復(fù)合介質(zhì)的電容元件在局部放電后，絕緣紙?jiān)诟邷叵绿蓟?。由于碳化紙的隔離會(huì)使放電維持一段時(shí)間，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氣體，如果沒有熔絲保護(hù)，油箱將會(huì)爆裂。全膜電容器則在放電后薄膜受高溫作用熔化，使兩個(gè)電極接觸短聯(lián)，而不發(fā)生電弧放電，也不會(huì)產(chǎn)生氣體引起爆炸，所以防爆應(yīng)選用全膜電容器。

1.5 過電壓及外力因素的破壞

由于開關(guān)重燃引起的操作過電壓和系統(tǒng)諧振曾經(jīng)損壞過一部分電容器，經(jīng)過配套設(shè)備完善化，這類故障已經(jīng)很少發(fā)生。但是因雷擊電容器套管閃絡(luò)，或避雷器距離電容器超過150m，沒有起到防雷作用，也會(huì)損壞電容器，還有套管外絕緣強(qiáng)度和清潔等問題也應(yīng)引起我們的重視。不過總的來說，過電壓對(duì)電容器的威脅不大。由于小動(dòng)物竄入電容器設(shè)施，使套管短路引起爆炸的事故時(shí)常發(fā)生，所以安裝適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)遮攔很有必要。

2 電容器巡視檢查與運(yùn)行維護(hù)

2.1 外殼各部是否存在滲漏、外殼是否有鼓肚、膨脹量是否超過正常熱脹冷縮的彈性許可度；室外電容器組未涂冷鋅的還應(yīng)檢查外殼油漆是否脫落、生銹，當(dāng)脫落或生銹較嚴(yán)重時(shí)可涂冷鋅解決；套管是否清潔完整，有無裂紋和放電現(xiàn)象；引線連接處各處有無松動(dòng)、脫落或斷線、發(fā)熱變色。電容器容量與熔斷器容量的配置必須相符等嚴(yán)禁電容器帶病運(yùn)行。

2.2 應(yīng)保證電容器室要有良好的通風(fēng)室內(nèi)溫度應(yīng)滿足制造廠家規(guī)定的要求，還要保證電容器不受油、水、雨、雪的侵蝕不受日光直曬，如無特殊規(guī)定的，一般運(yùn)行環(huán)境溫度范圍應(yīng)控制在±40℃。

2.3 在運(yùn)行中電容器出現(xiàn)不正常的異響時(shí)，說明內(nèi)部有局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生，應(yīng)退出運(yùn)行。另外當(dāng)電容器噴油或起火、接頭嚴(yán)重過熱、套管嚴(yán)重放電閃絡(luò)、電容器爆炸時(shí)都必須將電容器停止運(yùn)行。

2.4 電容器停電安全技術(shù)要求:a.斷開開關(guān)，拉開兩側(cè)刀閘b.放電至少3分鐘后，驗(yàn)明無電推上接地刀閘c.為防止操作過電壓，電容器與變壓器或饋電線路停、送電時(shí)禁止同時(shí)投入或退出。

2.5 接地應(yīng)良好，運(yùn)行中每月應(yīng)對(duì)放電電阻及其回路進(jìn)行一次檢查，并確認(rèn)是否良好。停電檢查工作應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《電工安全工作規(guī)程》，電容器接地前應(yīng)逐相充份放電，星形接線電容器的中性點(diǎn)應(yīng)接地，串聯(lián)電容器及與整組電容器脫離的電容器應(yīng)逐個(gè)放電，裝在絕緣支架上的電容器外殼也應(yīng)放電。

2.6 正確進(jìn)行電容器的投切操作。電容器的投入或退出應(yīng)根據(jù)母線電壓曲線或按定值由無功自動(dòng)投切裝置來實(shí)現(xiàn)。在投入電容行前應(yīng)檢查電容器保護(hù)在加用位置。正常情況下電容器開關(guān)處在熱備用狀態(tài)，投入后應(yīng)認(rèn)真檢查開關(guān)位置及電流電壓變化情況。

結(jié)語

總之要使低壓無功補(bǔ)償裝置真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、延長(zhǎng)供用電設(shè)備使用壽命、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的就必須真正做到合理選型以確保無功補(bǔ)償設(shè)備滿足具體的使用要求。作為無功補(bǔ)償裝置的使用者和制造者在關(guān)注設(shè)備成本的同時(shí)還應(yīng)該充分考慮裝置的性能優(yōu)劣從而獲得最大的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

[1]李 巖，楊民軒.電力電容器局部放電聲電檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用 青藏鐵路公司；青藏鐵路公司電力試驗(yàn)所【期刊】電氣化鐵道，2008（02）.