陳友恒

摘 要：對(duì)10 kV并聯(lián)電容器組的常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際提出了10 kV并聯(lián)電容器組常見(jiàn)故障的發(fā)生原因，以及相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電容器；絕緣介質(zhì)；正弦波電壓；電容量

中圖分類號(hào)：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.158

電力電容器在具體的應(yīng)用過(guò)程中，常會(huì)發(fā)生各種運(yùn)行障礙，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)無(wú)功系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性和正確性造成不良影響。因此，需要對(duì)10 kV并聯(lián)電容器組的常見(jiàn)故障類型和發(fā)生原因進(jìn)行分析，同時(shí)，提出有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)方法。

1 常見(jiàn)故障及其原因分析

1.1 電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的影響

電容器產(chǎn)生的熱量通常來(lái)源于絕緣介質(zhì)損耗，正弦波電壓下其表達(dá)式為：

. （1）

式（1）中：U為電壓有效值；ω=2πf，為角頻率；Cp為電容量；

，為介質(zhì)損耗因數(shù)。

如果電容器內(nèi)有諧波分量存在，則其介質(zhì)耗損可以表示為：

. （2）

由此可見(jiàn)，隨著諧波次數(shù)的增多、諧波含量的加大，電容器產(chǎn)生的熱量也越來(lái)越大。從實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的檢測(cè)數(shù)據(jù)看，在10 kV并聯(lián)電容器組中，對(duì)電容器組運(yùn)行安全性產(chǎn)生影響最大的就是三次諧波等諧波分量。因此，在電容器的使用中，諧波的出現(xiàn)會(huì)加大絕緣介質(zhì)的損耗，進(jìn)而縮短電容器的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)直接引發(fā)電容器熱擊穿。

1.2 設(shè)備質(zhì)量產(chǎn)生的影響

1.2.1 電容器本身質(zhì)量不合格

隨著群爆電容器組分析研究的逐步深入，故障后電容器大面積燒毀或燒損問(wèn)題引起了人們的廣泛關(guān)注。分析結(jié)果顯示，故障電容器的額定值、容值比和電容器的絕緣電阻等方面都存在明顯的質(zhì)量缺陷。

1.2.2 熔斷器設(shè)計(jì)存在缺陷

通常情況下，在熔斷器熔斷后，彈簧會(huì)帶動(dòng)熔絲與消弧管分離，管內(nèi)氣體會(huì)被電弧分解，從而將電弧吹滅；電弧的長(zhǎng)度增加、電阻加大，也會(huì)使電弧快速熄滅。由于現(xiàn)階段10 kV并聯(lián)電容器組多使用外熔絲，其生產(chǎn)廠家數(shù)量眾多，產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量參差不齊，很多產(chǎn)品都存在著設(shè)計(jì)和質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致其開(kāi)斷性能差，易造成誤動(dòng)或拒動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)直接引發(fā)電容器組群爆。因此，作為電容器內(nèi)部故障的主要保護(hù)措施，外熔絲的可靠性和安全性直接關(guān)系著電容器運(yùn)行的穩(wěn)定性。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)使用的熔斷器在下述2個(gè)方面存在明顯的缺陷：熔斷器內(nèi)消弧管的質(zhì)量達(dá)不到迅速熄弧的要求；熔絲與銅絞線之間的壓接頭面積無(wú)法達(dá)到電流的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 真空斷路器選擇不當(dāng)

我國(guó)使用國(guó)產(chǎn)真空斷路器投切的10 kV并聯(lián)電容器組占有

很大比重。部分國(guó)產(chǎn)真空斷路器存在質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致在投切電容器組時(shí)發(fā)生多次重燃，引起重燃過(guò)電壓，進(jìn)而導(dǎo)致電容器組大面積損壞。

1.3 運(yùn)行環(huán)境造成的影響

長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在高溫環(huán)境中會(huì)使電容器的絕緣性能大大降低，同時(shí)，老化速度加快，且電容器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量不容易散發(fā)出去，導(dǎo)致內(nèi)部壓力急劇升高，進(jìn)而引發(fā)故障。此外，污染嚴(yán)重的并聯(lián)電容器的絕緣性能也會(huì)下降，容易造成污閃。

2 10 kV并聯(lián)電容器故障的應(yīng)對(duì)措施

2.1 采用高質(zhì)量的電容器

從近年來(lái)的電容器故障研究結(jié)果看，對(duì)于經(jīng)常發(fā)生群爆現(xiàn)象的電容器組，即使從外觀和試驗(yàn)結(jié)果上看，某些電容器是正常的，但其工作壽命可能已經(jīng)到達(dá)臨界值，在運(yùn)行過(guò)程中易使電容器組再次發(fā)生故障。因此，電容器的選擇應(yīng)優(yōu)先考慮經(jīng)驗(yàn)豐富、質(zhì)量過(guò)硬的廠家，同時(shí)，存在質(zhì)量問(wèn)題的電容器應(yīng)全面更換。

2.2 提高熔斷器的質(zhì)量穩(wěn)定性

對(duì)于電容器外熔絲的選擇，要考慮質(zhì)量有保障、口碑較好的廠家。對(duì)于運(yùn)行了一定年限的外熔絲，要及時(shí)進(jìn)行全面更換。安裝時(shí)應(yīng)按照技術(shù)規(guī)范的要求，避免因安裝不到位而降低外熔絲的可靠性。此外，在設(shè)計(jì)新變電站時(shí)，可選擇質(zhì)量可靠的采用內(nèi)熔絲的電容器，這可很大程度上降低電容器組故障的概率。

2.3 選用適合頻繁投切的真空斷路器

對(duì)于經(jīng)常發(fā)生故障的10 kV并聯(lián)電容器組，應(yīng)對(duì)其搭配的真空斷路器進(jìn)行檢查，將重燃率高的真空斷路器淘汰。在設(shè)計(jì)新安裝的電容器組時(shí)，優(yōu)先選用質(zhì)量可靠、重燃率低的真空斷路器。

2.4 避免電容器組受到諧波影響

從特定范圍內(nèi)變電站的實(shí)際情況出發(fā)，可從下述3個(gè)方面制訂諧波防治措施：①對(duì)處在諧波嚴(yán)重地區(qū)且故障發(fā)生率較高的電容器組加以改造或更換；②協(xié)助用電客戶，指導(dǎo)其對(duì)產(chǎn)生諧波的設(shè)備進(jìn)行改造或更換；③在設(shè)計(jì)新安裝的電容器組時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要從當(dāng)?shù)刂C波的實(shí)際情況出發(fā)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照監(jiān)測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)的控制措施。

2.5 改善電容器組的運(yùn)行環(huán)境

一方面，要對(duì)電容器室的環(huán)境溫度進(jìn)行控制，在設(shè)計(jì)安裝電容器時(shí)，需要保持每個(gè)電容器之間至少有50 mm的間距，同時(shí)，在電容器室內(nèi)裝設(shè)具備溫度控制的通風(fēng)系統(tǒng)，在室溫達(dá)到一定高度后，通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，降低室內(nèi)溫度；另一方面，保持電容器室的環(huán)境衛(wèi)生，保證其有效的絕緣。

3 結(jié)束語(yǔ)

10 kV并聯(lián)電容器是現(xiàn)階段我國(guó)采用的最先進(jìn)的無(wú)功功率

補(bǔ)償設(shè)備，且該設(shè)備對(duì)供電企業(yè)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義。然而，在10 kV并聯(lián)電容器組的使用過(guò)程中，常會(huì)出現(xiàn)各種故障，進(jìn)而對(duì)電容器組的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。因此，10 kV并聯(lián)電容器組的運(yùn)維管理人員需要及時(shí)對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行總結(jié)分析，進(jìn)而采用有針對(duì)性的處理措施，保證電容器組運(yùn)行時(shí)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]廖繼庭.10 kV并聯(lián)電容器組的故障分析及應(yīng)對(duì)措施[J].電器工業(yè)，2010，1（9）：66-67.

〔編輯：張思楠〕