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篇1

關(guān)鍵詞：電力電容器維護(hù)

電力電容器是一種靜止的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無(wú)功功率，提高功率因數(shù)。采用就地?zé)o功補(bǔ)償，可以減少輸電線路輸送電流，起到減少線路能量損耗和壓降，改善電能質(zhì)量和提高設(shè)備利用率的重要作用。現(xiàn)將電力電容器的維護(hù)和運(yùn)行管理中一些問(wèn)題，作一簡(jiǎn)介，供參考。

1電力電容器的保護(hù)

(1)電容器組應(yīng)采用適當(dāng)保護(hù)措施，如采用平衡或差動(dòng)繼電保護(hù)或采用瞬時(shí)作用過(guò)電流繼電保護(hù)，對(duì)于3.15kV及以上的電容器，必須在每個(gè)電容器上裝置單獨(dú)的熔斷器，熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時(shí)的涌流來(lái)選定，一般為1.5倍電容器的額定電流為宜，以防止電容器油箱爆炸。論文百事通

(2)除上述指出的保護(hù)形式外，在必要時(shí)還可以作下面的幾種保護(hù)：

①如果電壓升高是經(jīng)常及長(zhǎng)時(shí)間的，需采取措施使電壓升高不超過(guò)1.1倍額定電壓。

②用合適的電流自動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)，使電流升高不超過(guò)1.3倍額定電流。

③如果電容器同架空線聯(lián)接時(shí)，可用合適的避雷器來(lái)進(jìn)行大氣過(guò)電壓保護(hù)。

④在高壓網(wǎng)絡(luò)中，短路電流超過(guò)20A時(shí)，并且短路電流的保護(hù)裝置或熔絲不能可靠地保護(hù)對(duì)地短路時(shí)，則應(yīng)采用單相短路保護(hù)裝置。

(3)正確選擇電容器組的保護(hù)方式，是確保電容器安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，但無(wú)論采用哪種保護(hù)方式，均應(yīng)符合以下幾項(xiàng)要求：

①保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏度，不論電容器組中單臺(tái)電容器內(nèi)部發(fā)生故障，還是部分元件損壞，保護(hù)裝置都能可靠地動(dòng)作。

②能夠有選擇地切除故障電容器，或在電容器組電源全部斷開(kāi)后，便于檢查出已損壞的電容器。

③在電容器停送電過(guò)程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時(shí)，保護(hù)裝置不能有誤動(dòng)作。

④保護(hù)裝置應(yīng)便于進(jìn)行安裝、調(diào)整、試驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)。

⑤消耗電量要少，運(yùn)行費(fèi)用要低。

(4)電容器不允許裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，相反應(yīng)裝設(shè)無(wú)壓釋放自動(dòng)跳閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時(shí)間，當(dāng)電容器組的開(kāi)關(guān)跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來(lái)不及放電的，在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。

2電力電容器的接通和斷開(kāi)

(1)電力電容器組在接通前應(yīng)用兆歐表檢查放電網(wǎng)絡(luò)。

(2)接通和斷開(kāi)電容器組時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)：

①當(dāng)匯流排(母線)上的電壓超過(guò)1.1倍額定電壓最大允許值時(shí)，禁止將電容器組接入電網(wǎng)。

②在電容器組自電網(wǎng)斷開(kāi)后1min內(nèi)不得重新接入，但自動(dòng)重復(fù)接入情況除外。

③在接通和斷開(kāi)電容器組時(shí)，要選用不能產(chǎn)生危險(xiǎn)過(guò)電壓的斷路器，并且斷路器的額定電流不應(yīng)低于1.3倍電容器組的額定電流。

3電力電容器的放電

(1)電容器每次從電網(wǎng)中斷開(kāi)后，應(yīng)該自動(dòng)進(jìn)行放電。其端電壓迅速降低，不論電容器額定電壓是多少，在電容器從電網(wǎng)上斷開(kāi)30s后，其端電壓應(yīng)不超過(guò)65V。

(2)為了保護(hù)電容器組，自動(dòng)放電裝置應(yīng)裝在電容器斷路器的負(fù)荷側(cè)，并經(jīng)常與電容器直接并聯(lián)(中間不準(zhǔn)裝設(shè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)和熔斷器等)。具有非專用放電裝置的電容器組，例如：對(duì)于高壓電容器用的電壓互感器，對(duì)于低壓電容器用的白熾燈泡，以及與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接的電容器組，可以不另裝放電裝置。使用燈泡時(shí)，為了延長(zhǎng)燈泡的使用壽命，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾訜襞荽?lián)數(shù)。新晨

(3)在接觸自電網(wǎng)斷開(kāi)的電容器的導(dǎo)電部分前，即使電容器已經(jīng)自動(dòng)放電，還必須用絕緣的接地金屬桿，短接電容器的出線端，進(jìn)行單獨(dú)放電。

4運(yùn)行中的電容器的維護(hù)和保養(yǎng)

(1)電容器應(yīng)有值班人員，應(yīng)做好設(shè)備運(yùn)行情況記錄。

(2)對(duì)運(yùn)行的電容器組的外觀巡視檢查，應(yīng)按規(guī)程規(guī)定每天都要進(jìn)行，如發(fā)現(xiàn)箱殼膨脹應(yīng)停止使用，以免發(fā)生故障。

(3)檢查電容器組每相負(fù)荷可用安培表進(jìn)行。

(4)電容器組投入時(shí)環(huán)境溫度不能低于-40℃，運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度1小時(shí)，平均不超過(guò)+40℃，2小時(shí)平均不得超過(guò)+30℃，及一年平均不得超過(guò)+20℃。如超過(guò)時(shí)，應(yīng)采用人工冷卻(安裝風(fēng)扇)或?qū)㈦娙萜鹘M與電網(wǎng)斷開(kāi)。

(5)安裝地點(diǎn)的溫度檢查和電容器外殼上最熱點(diǎn)溫度的檢查可以通過(guò)水銀溫度計(jì)等進(jìn)行，并且做好溫度記錄(特別是夏季)。

篇2

關(guān)鍵詞:電力電容器保護(hù)維護(hù)管理

電力電容器是一種靜止的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無(wú)功功率,提高功率因數(shù)。采用就地?zé)o功補(bǔ)償,可以減少輸電線路輸送電流,起到減少線路能量損耗和壓降,改善電能質(zhì)量和提高設(shè)備利用率的重要作用。

一、電力電容器的保護(hù)

(1)電容器組應(yīng)采用適當(dāng)保護(hù)措施,如采用平衡或差動(dòng)繼電保護(hù)或采用瞬時(shí)作用過(guò)電流繼電保護(hù),對(duì)于3.15kV及以上的電容器,必須在每個(gè)電容器上裝置單獨(dú)的熔斷器,熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時(shí)的涌流來(lái)選定,一般為1.5倍電容器的額定電流為宜,以防止電容器油箱爆炸。

(2)除上述指出的保護(hù)形式外,在必要時(shí)還可以作下面的幾種保護(hù):

①如果電壓升高是經(jīng)常及長(zhǎng)時(shí)間的,需采取措施使電壓升高不超過(guò)1.1倍額定電壓。

②用合適的電流自動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù),使電流升高不超過(guò)1.3倍額定電流。

③如果電容器同架空線聯(lián)接時(shí),可用合適的避雷器來(lái)進(jìn)行大氣過(guò)電壓保護(hù)。

④在高壓 網(wǎng)絡(luò) 中,短路電流超過(guò)20A時(shí),并且短路電流的保護(hù)裝置或熔絲不能可靠地保護(hù)對(duì)地短路時(shí),則應(yīng)采用單相短路保護(hù)裝置。

(3)正確選擇電容器組的保護(hù)方式,是確保電容器安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵,但無(wú)論采用哪種保護(hù)方式,均應(yīng)符合以下幾項(xiàng)要求:

①保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏度,不論電容器組中單臺(tái)電容器內(nèi)部發(fā)生故障,還是部分元件損壞,保護(hù)裝置都能可靠地動(dòng)作。

②能夠有選擇地切除故障電容器,或在電容器組電源全部斷開(kāi)后,便于檢查出已損壞的電容器。

③在電容器停送電過(guò)程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時(shí),保護(hù)裝置不能有誤動(dòng)作。

④保護(hù)裝置應(yīng)便于進(jìn)行安裝、調(diào)整、試驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)。

⑤消耗電量要少,運(yùn)行費(fèi)用要低。

(4)電容器不允許裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置,相反應(yīng)裝設(shè)無(wú)壓釋放自動(dòng)跳閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時(shí)間,當(dāng)電容器組的開(kāi)關(guān)跳閘后,如果馬上重合閘,電容器是來(lái)不及放電的,在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷,這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流,從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。

二、運(yùn)行中的電容器的維護(hù)和保養(yǎng)

(1)電容器應(yīng)有值班人員,應(yīng)做好設(shè)備運(yùn)行情況記錄。

(2)對(duì)運(yùn)行的電容器組的外觀巡視檢查,應(yīng)按規(guī)程規(guī)定每天都要進(jìn)行,如發(fā)現(xiàn)箱殼膨脹應(yīng)停止使用,以免發(fā)生故障。

(3)檢查電容器組每相負(fù)荷可用安培表進(jìn)行。

(4)電容器組投入時(shí)環(huán)境溫度不能低于-40℃,運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度1小時(shí),平均不超過(guò)+40℃,2小時(shí)平均不得超過(guò)+30℃,及一年平均不得超過(guò)+20℃。如超過(guò)時(shí),應(yīng)采用人工冷卻(安裝風(fēng)扇)或?qū)㈦娙萜鹘M與電網(wǎng)斷開(kāi)。

(5)安裝地點(diǎn)的溫度檢查和電容器外殼上最熱點(diǎn)溫度的檢查可以通過(guò)水銀溫度計(jì)等進(jìn)行,并且做好溫度記錄(特別是夏季)。

(6)電容器的工作電壓和電流,在使用時(shí)不得超過(guò)1.1倍額定電壓和1.3倍額定電流。

(7)接上電容器后,將引起電網(wǎng)電壓升高,特別是負(fù)荷較輕時(shí),在此種情況下,應(yīng)將部分電容器或全部電容器從電網(wǎng)中斷開(kāi)。

(8)電容器套管和支持絕緣子表面應(yīng)清潔、無(wú)破損、無(wú)放電痕跡,電容器外殼應(yīng)清潔、不變形、無(wú)滲油,電容器和鐵架子上面不應(yīng)積滿灰塵和其他臟東西。

(9)必須仔細(xì)地注意接有電容器組的電氣線路上所有接觸處(通電匯流排、接地線、斷路器、熔斷器、開(kāi)關(guān)等)的可靠性。因?yàn)樵诰€路上一個(gè)接觸處出了故障,甚至螺母旋得不緊,都可能使電容器早期損壞和使整個(gè)設(shè)備發(fā)生事故。

(10)如果電容器在運(yùn)行一段時(shí)間后,需要進(jìn)行耐壓試驗(yàn),則應(yīng)按規(guī)定值進(jìn)行試驗(yàn)。

(11)對(duì)電容器電容和熔絲的檢查,每個(gè)月不得少于一次。在一年內(nèi)要測(cè)電容器的tg 2～3次,目的是檢查電容器的可靠情況,每次測(cè)量都應(yīng)在額定電壓下或近于額定值的條件下進(jìn)行。

(12)由于繼電器動(dòng)作而使電容器組的斷路器跳開(kāi),此時(shí)在未找出跳開(kāi)的原因之前,不得重新合上。

(13)在運(yùn)行或運(yùn)輸過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)電容器外殼漏油,可以用錫鉛焊料釬焊的 方法 修理。

三、電容器在運(yùn)行中的故障處理

(1)當(dāng)電容器噴油、爆炸著火時(shí),應(yīng)立即斷開(kāi)電源,并用砂子或干式滅火器滅火。此類事故多是由于系統(tǒng)內(nèi)、外過(guò)電壓,電容器內(nèi)部嚴(yán)重故障所引起的。為了防止此類事故發(fā)生,要求單臺(tái)熔斷器熔絲規(guī)格必須匹配,熔斷器熔絲熔斷后要認(rèn)真查找原因,電容器組不得使用重合閘,跳閘后不得強(qiáng)送電,以免造成更大損壞的事故。

(2)電容器的斷路器跳閘,而分路熔斷器熔絲未熔斷。應(yīng)對(duì)電容器放電3min后,再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若未發(fā)現(xiàn)異常,則可能是由于外部故障或母線電壓波動(dòng)所致,并經(jīng)檢查正常后,可以試投,否則應(yīng)進(jìn)一步對(duì)保護(hù)做全面的通電試驗(yàn)。通過(guò)以上的檢查、試驗(yàn),若仍找不出原因,則應(yīng)拆開(kāi)電容器組,并逐臺(tái)進(jìn)行檢查試驗(yàn)。但在未查明原因之前,不得試投運(yùn)。

(3)當(dāng)電容器的熔斷器熔絲熔斷時(shí),應(yīng)向值班調(diào)度員匯報(bào),待取得同意后,再斷開(kāi)電容器的斷路器。在切斷電源并對(duì)電容器放電后,先進(jìn)行外部檢查,如套管的外部有無(wú)閃絡(luò)痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無(wú)短路等,然后用絕緣搖表?yè)u測(cè)極間及極對(duì)地的絕緣電阻值。如未發(fā)現(xiàn)故障跡象,可換好熔斷器熔絲后繼續(xù)投入運(yùn)行。如經(jīng)送電后熔斷器的熔絲仍熔斷,則應(yīng)退出故障電容器,并恢復(fù)對(duì)其余部分的送電運(yùn)行。

四、處理故障電容器應(yīng)注意的安全事項(xiàng)

處理故障電容器應(yīng)在斷開(kāi)電容器的斷路器,拉開(kāi)斷路器兩則的隔離開(kāi)關(guān),并對(duì)電容器組經(jīng)放電電阻放電后進(jìn)行。電容器組經(jīng)放電電阻(放電變壓器或放電電壓互感器)放電以后,由于部分殘存電荷一時(shí)放不盡,仍應(yīng)進(jìn)行一次人工放電。放電時(shí)先將接地線接地端接好,再用接地棒多次對(duì)電容器放電,直至無(wú)放電火花及放電聲為止,然后將接地端固定好。由于故障電容器可能發(fā)生引線接觸不良、內(nèi)部斷線或熔絲熔斷等,因此有部分電荷可能未放盡,所以檢修人員在接觸故障電容器之前,還應(yīng)戴上絕緣手套,先用短路線將故障電容器兩極短接,然后方動(dòng)手拆卸和更換。

對(duì)于雙星形接線的電容器組的中性線上,以及多個(gè)電容器的串接線上,還應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行放電。

電容器在變電所各種設(shè)備中屬于可靠性比較薄弱的電器,它比同級(jí)電壓的其他設(shè)備的絕緣較為薄弱,內(nèi)部元件發(fā)熱較多,而散熱情況又欠佳,內(nèi)部故障機(jī)會(huì)較多,制造電力電容器內(nèi)部材料的可燃物成分又大,所以運(yùn)行中極易著火。因此,對(duì)電力電容器的運(yùn)行應(yīng)盡可能地創(chuàng)造良好的低溫和通風(fēng)條件。

參考文獻(xiàn):

1、鬼頭幸生;荒井聰明;村光仁;嚴(yán)維華;;用限流熔斷器保護(hù)電容器[J];電力電容器;1981年01期。

2、楊昌興,華水榮;關(guān)于并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器的保護(hù)問(wèn)題[J];電力電容器;2000年01期。

篇3

關(guān)鍵詞：電力電容器；擊穿；原因分析

中圖分類號(hào)：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：2306-1499（2013）06-（頁(yè)碼）-頁(yè)數(shù)

電力電容器，用于電力系統(tǒng)和電工設(shè)備的電容器。任意兩塊金屬導(dǎo)體，中間用絕緣介質(zhì)隔開(kāi)，即構(gòu)成一個(gè)電容器。電容器電容的大小，由其幾何尺寸和兩極板間絕緣介質(zhì)的特性來(lái)決定。當(dāng)電容器在交流電壓下使用時(shí)，常以其無(wú)功功率表示電容器的容量，單位為乏或千乏。

近年來(lái)，在電容器制造技術(shù)、工藝、材料上有了一定改進(jìn)，如內(nèi)部增設(shè)一定自愈保護(hù)，對(duì)諧波的治理采取了一定的抑制、濾除系列措施，但由于種種原因，未能普及有效地得到應(yīng)用，在實(shí)際使用中，出現(xiàn)電容器損壞故障仍屢見(jiàn)不鮮，所以，對(duì)電容器的安全運(yùn)行必須采取一定的保護(hù)措施。

1.電力電容器的作用分析

電力電容器的作用都有：移相、耦合、降壓、濾波等，常用于高低壓系統(tǒng)并聯(lián)補(bǔ)償無(wú)功功率、并聯(lián)交流高壓斷路器斷口、電機(jī)啟動(dòng)、電壓分壓等。電力系統(tǒng)的負(fù)荷如電動(dòng)機(jī).電焊機(jī).感應(yīng)電爐等用電設(shè)備，除了消耗有功功率外，還要“吸收”無(wú)功功率。另外電力系統(tǒng)的變壓器等也需要無(wú)功功率，假如所有無(wú)功電力都由發(fā)電機(jī)供應(yīng)的話，不但不經(jīng)濟(jì)，而且電壓質(zhì)量低劣，影響用戶使用。電力電容器在正弦交流電路中能“發(fā)”出無(wú)功功率，假如把電容器并接在負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)），或輸電設(shè)備（變壓器）上運(yùn)行，那么，復(fù)核或輸電設(shè)備需要的無(wú)功功率，正好由電容器供應(yīng)。電容器的功用就是無(wú)功補(bǔ)償。通過(guò)無(wú)功就地補(bǔ)償，可減少線路能量損耗；減少線路電壓降，改善電壓質(zhì)量；提高系統(tǒng)供電能力。

運(yùn)行方式： （1） 允許運(yùn)行電壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，一般不宜超過(guò)額定電壓的1.05倍，最高運(yùn)行電壓不用超過(guò)額定電壓的1.1倍。母線超過(guò)1.1倍額定電壓時(shí)，電容器應(yīng)停用。（2） 允許運(yùn)行電流正常運(yùn)行時(shí)，電容器應(yīng)在額定電流下運(yùn)行，最大運(yùn)行電流不得超過(guò)額定電流的1.3倍，三相電流差不超過(guò)5%。（3） 允許運(yùn)行溫度正常運(yùn)行時(shí)，其周圍額定環(huán)境溫度為+40℃～-25℃，電容器的外殼溫度應(yīng)不超過(guò)55℃。電力電容器分為串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器，它們都改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。

2.電容器引發(fā)的擊穿事件分析

電力電容器在低壓配電系統(tǒng)中作為無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的主要電器件而得到廣泛應(yīng)用，但由于電容器長(zhǎng)期處于運(yùn)載狀態(tài)，經(jīng)常會(huì)受到電網(wǎng)中各種非正常因素引起的過(guò)電流對(duì)電容器的沖擊；當(dāng)系統(tǒng)中電壓、電流超越電容器的額定電流值時(shí)，將導(dǎo)致電容器內(nèi)部介質(zhì)耗損增加，產(chǎn)生過(guò)熱而加速絕緣老化、降低使用壽命，嚴(yán)重時(shí)可能使介質(zhì)擊穿，并發(fā)重大事故。

（1）過(guò)程：2004年11月2日上午9時(shí)，某公司35KV變電站內(nèi)6KV電容器補(bǔ)償裝置由于高壓熔絲被熔斷5根（不是一次熔斷，而是自9月以來(lái)依次被熔斷，一直沒(méi)有備件更換）。變電站值班人員將電容器退出運(yùn)行，斷開(kāi)斷路器手車柜，合上接地刀閘；斷開(kāi)電容器進(jìn)線柜隔離開(kāi)關(guān)，合上接地刀閘。由電工對(duì)已壞的熔斷器進(jìn)行更換，10時(shí)熔斷器更換完畢，操作人員按倒閘操作順序依次斷開(kāi)接地刀閘，合上隔離開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)手車柜接地刀，并將手車搖至工作位置。該變電站系無(wú)人值班設(shè)計(jì)，操作人員在后臺(tái)機(jī)上對(duì)電容器斷路器進(jìn)行遙合，在合閘的一瞬間，只聽(tīng)電容器室一聲巨響，而斷路器并沒(méi)有跳閘，此時(shí)電容器三相電流依次為UA=196.8A，UB=126A，UC=195.6A（該電容器組容量為3000Kvar，單只容量為200Kvar，為星形接法，串聯(lián)電抗器為180Kvar）。值班人員當(dāng)即到電容器室檢查，發(fā)現(xiàn)A相電容器有一只電容器鼓肚，保險(xiǎn)熔斷；B相有三只電容器鼓肚變形，保險(xiǎn)熔斷；C相有一只電容器鼓肚變形，保險(xiǎn)熔斷。值班人員隨即斷開(kāi)斷路器，并將手車搖至實(shí)驗(yàn)位，合上接地刀。（2）事故分析：當(dāng)日技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析初步認(rèn)為，這是一起由于操作過(guò)電壓引起的電容器擊穿鼓肚事故。首先對(duì)斷路器進(jìn)行繼電保護(hù)測(cè)試，結(jié)果表明保護(hù)及開(kāi)關(guān)均能保證動(dòng)作；其次如果是由于斷路器觸頭彈跳引起過(guò)電壓，則斷路器出口及電容器進(jìn)線側(cè)所裝的過(guò)電壓吸收裝置也應(yīng)該動(dòng)作保證，從而斷路器跳閘。另外又對(duì)現(xiàn)場(chǎng)損壞的電容器進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，所損壞的5只電容器均是被更換了保險(xiǎn)又重新投運(yùn)的電容器，故我判斷此次事故是（1）由于電容器質(zhì)量造成。這是因?yàn)殡娙萜髟谶\(yùn)行時(shí)內(nèi)部發(fā)生擊穿，引起熔絲熔斷，重新更換熔絲后投運(yùn)時(shí)，其余各臺(tái)電容器對(duì)已擊穿的電容器進(jìn)行放電，放電能量大，脈沖功率高，使得電容器油迅速汽化，引起鼓肚、漏油，熔絲再一次被熔斷。（2）有可能為諧振過(guò)電壓引起。由于電容器組上并聯(lián)有硅整流或其他非線性設(shè)備（在本次事故中，我認(rèn)為是電源側(cè)輸入諧波源），非線性設(shè)備產(chǎn)生的畸變的電流、電壓疊加在電容器的基波上，如果電容器容抗和系統(tǒng)感抗相匹配構(gòu)成諧振，諧波的頻率fn等于或接近電容器固有頻率fo，這樣致使電容器過(guò)電流和過(guò)電壓，嚴(yán)重時(shí)引起電容器內(nèi)部絕緣介質(zhì)局部放電，導(dǎo)致電容器鼓肚損壞。另外，高次諧波頻率高使得容抗下降，電流增加，電容量增加，熔絲熔斷。

（3）經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：在電容器運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生高壓熔絲熔斷，應(yīng)立即退出運(yùn)行，對(duì)電容器進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)，如果發(fā)生絕緣下降或擊穿必須立即進(jìn)行更換。

3.造成電力電容器擊穿的原因分析

由于電力電容器投運(yùn)越來(lái)越多，但由于管理不善及其他技術(shù)原因，常導(dǎo)致電力電容器損壞以致發(fā)生爆炸，原因有以下幾種：

（1）電容器內(nèi)部元件擊穿：主要是由于制造工藝不良引起的。（2）電容器對(duì)外殼絕緣損壞：電容器高壓側(cè)引出線由薄銅片制成，如果制造工藝不良，邊緣不平有毛刺或嚴(yán)重彎折，其尖端容易產(chǎn)生電暈，電暈會(huì)使油分解、箱殼膨脹、油面下降而造成擊穿。另外，在封蓋時(shí)，轉(zhuǎn)角處如果燒焊時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將內(nèi)部絕緣燒傷并產(chǎn)生油污和氣體，使電壓大大下降而造成電容器損壞。（3）密封不良和漏油：由于裝配套管密封不良，潮氣進(jìn)入內(nèi)部，使絕緣電阻降低；或因漏油使油面下降，導(dǎo)致極對(duì)殼放電或元件擊穿。（4）鼓肚和內(nèi)部游離：由于內(nèi)部產(chǎn)生電暈、擊穿放電和內(nèi)部游離，電容器在過(guò)電壓的作用下，使元件起始游離電壓降低到工作電場(chǎng)強(qiáng)度以下，由此引起物理、化學(xué)、電氣效應(yīng)，使絕緣加速老化、分解，產(chǎn)生氣體，形成惡性循環(huán)，使箱殼壓力增大，造成箱壁外鼓以致爆炸。（5）帶電荷合閘引起電容器爆炸：任何額定電壓的電容器組均禁止帶電荷合閘。電容器組每次重新合閘，必須在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下將電容器放電3min后才能進(jìn)行，否則合閘瞬間因電容器上殘留電荷而引起爆炸。為此一般規(guī)定容量在160kvar以上的電容器組，應(yīng)裝設(shè)無(wú)壓時(shí)自動(dòng)放電裝置，并規(guī)定電容器組的開(kāi)關(guān)不允許裝設(shè)自動(dòng)合閘。此外，還可能由于溫度過(guò)高、通風(fēng)不良、運(yùn)行電壓過(guò)高、諧波分量過(guò)大或操作過(guò)電壓等原因引起電容器損壞爆炸。

在低壓電力系統(tǒng)中，使用電力電容器是為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無(wú)功損耗。電力電容器在運(yùn)行_中發(fā)生損壞甚至爆炸的事故時(shí)有發(fā)生，輕則損壞配電設(shè)備，重則破壞建筑物并引起火災(zāi)。

參考文獻(xiàn)

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2.劉生輝。并聯(lián)電力電容器過(guò)電壓分析與仿真研究[D]，華南理工大學(xué)，2011-05-08

3.王友功。電力電容器的絕緣擊穿[J]，電力電容器，1993-12-31

篇4

關(guān)鍵詞：變電站 電力電容器 斷線 差壓保護(hù) 不平衡電壓保護(hù)

1、引言

電力電容器（以下簡(jiǎn)稱電容器）是一種靜止的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，它的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，采用就地?zé)o功補(bǔ)償，可以減少輸電線路輸送電流，起到減少線路能量損耗和壓降，改善電能質(zhì)量和提高設(shè)備利用率的重要作用。作為一種重要的電力設(shè)備，電容器在運(yùn)行中需要加強(qiáng)運(yùn)行管理和維護(hù)，在運(yùn)行中如果管理不當(dāng)極易損壞。除運(yùn)行管理之外，電容器組的保護(hù)配置不完善或不合理也容易造成電容器損壞。作為電容器損壞后的及時(shí)停運(yùn)十分重要，目前的電容器的保護(hù)有兩種組合方式：（1）過(guò)流保護(hù)，差壓保護(hù)和欠壓保護(hù)；（2）過(guò)流保護(hù)，不平衡電壓保護(hù)和欠壓保護(hù)。過(guò)流保護(hù)和欠壓保護(hù)是針對(duì)接地故障而設(shè)的保護(hù)，差壓保護(hù)和不平衡保護(hù)是針對(duì)電容器損壞設(shè)的保護(hù)。

2、問(wèn)題發(fā)現(xiàn)

2012年6月繼電保護(hù)人員在110kV南栗變電站進(jìn)行例行巡視時(shí)，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控機(jī)上顯示電容器830AB相電流大小相等，C相無(wú)電流，到電容器830開(kāi)關(guān)柜處的保護(hù)裝置發(fā)現(xiàn)，保護(hù)電流與測(cè)量電流現(xiàn)象相同，保護(hù)裝置還顯示AB相電流大小相等且方向相反，由此推斷電容器830一次C相發(fā)生斷線，到電容器830就地檢查發(fā)現(xiàn)C相末端與中性點(diǎn)連接線熔斷。電容器一次發(fā)生故障而保護(hù)未動(dòng)作，致使帶故障長(zhǎng)期運(yùn)行，以下分析了不動(dòng)作的原因。

3、原因分析

除去保護(hù)短路接地故障的過(guò)流保護(hù)和欠壓保護(hù)，對(duì)目前已有電容器差壓保護(hù)和不平衡電壓保護(hù)原理進(jìn)行分析，從原理上找出發(fā)生斷線故障保護(hù)不動(dòng)作的原因，從而提出目前的應(yīng)對(duì)策略和改進(jìn)辦法。

3.1 電容器保護(hù)原理

目前電容器主要保護(hù)有兩種，分別是差壓保護(hù)和不平衡電壓保護(hù)。差壓保護(hù)的原理圖如圖1，不平衡電壓保護(hù)的原理圖如圖2。

（1）差壓保護(hù)：差壓保護(hù)要求將每一相的電容平均分成兩組進(jìn)行串聯(lián)，每一相兩組電容器所用的放電PT的二次線圈反接，從而得到輸出電壓、和，三相差電壓分別接入保護(hù)裝置，電容器無(wú)故障時(shí)，各相的差電壓為零，當(dāng)某相一個(gè)及以上電容器有故障時(shí)，該相的差電壓不為零，差壓保護(hù)根據(jù)差電壓不為零這一判據(jù)動(dòng)作跳閘。

圖1 差壓保護(hù)原理圖 圖2 不平衡電壓保護(hù)原理圖

（2）不平衡電壓保護(hù)：不平衡電壓保護(hù)要求將每一相電容器所用的放電PT二次線圈首位相連，從而得到不平衡電壓，不平衡電壓為各相放電PT二次電壓的矢量和，電容器無(wú)故障時(shí)，各相放電PT二次電壓大小相等，相位相差120度，不平衡電壓為零，當(dāng)某相一個(gè)及以上電容器有故障時(shí)，不平衡電壓不為零，不平衡電壓電壓保護(hù)根據(jù)不平衡電壓不為零這一判據(jù)動(dòng)作跳閘。

3.2 保護(hù)不動(dòng)作原因分析

3.2.1 差壓保護(hù)[1]

當(dāng)電容器一次某一相發(fā)生斷線時(shí)，該相的放電PT一次電壓為零，二次電壓自然為零，差壓保護(hù)感受不到異常差電壓，故不動(dòng)作。由于差壓保護(hù)各相差電壓是互相獨(dú)立的，電容器一次發(fā)生一相或多項(xiàng)斷線后，差壓保護(hù)的反應(yīng)是相同的。

3.2.2 不平衡電壓保護(hù)[2]

當(dāng)電容器一次某一相發(fā)生斷線時(shí)，其余兩相電容器形成串聯(lián)關(guān)系，兩端電壓為相-相電壓，并且該兩相的放電PT一次側(cè)同極性端相連，從而導(dǎo)致首尾相連的二次側(cè)兩端電壓大小相等，方向相反，矢量和為零；斷線相的放電PT一次電壓為零，二次電壓自然為零。由以上分析可知，當(dāng)電容器一次某一相發(fā)生斷線時(shí)，不平衡電壓為零，不平衡電壓保護(hù)感受不到異常的不平衡電壓。當(dāng)電容器一次兩相發(fā)生斷線時(shí)，斷線相的放電PT一次和二次電壓均為零，非斷線相的放電PT的一次和二次電壓不為零，因此不平衡電壓不為零，不平衡電壓保護(hù)感受的故障而跳閘；當(dāng)電容器一次三相發(fā)生斷線時(shí)，各相放電PT的一次和二次電壓均為零，不平衡電壓為零，不平衡電壓保護(hù)感受不到異常的不平衡電壓。

3.3 小結(jié)

可見(jiàn)，發(fā)生任何斷線故障后，差壓保護(hù)均感受不到異常；不平衡電壓保護(hù)只能感受到兩相斷線故障。因此電容器保護(hù)還存在著缺陷，需要進(jìn)行改進(jìn)，將保護(hù)進(jìn)行升級(jí)，重點(diǎn)對(duì)單相和兩相斷線采取措施，因?yàn)楫?dāng)發(fā)展成三相斷線時(shí)，保護(hù)已經(jīng)跳閘。

4、結(jié)論及建議

鑒于電容器運(yùn)行過(guò)程中確有斷線故障發(fā)生，而目前電容器保護(hù)不能保護(hù)斷線故障，提出以下建議：

（1）監(jiān)控人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注電容電流情況，發(fā)現(xiàn)異常立即通知運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)有無(wú)發(fā)生斷線故障，若發(fā)生故障立即停運(yùn)，等待處理；（2）將保護(hù)裝置升級(jí)，當(dāng)發(fā)生一相斷線時(shí)，根據(jù)一相無(wú)流，兩外兩相電流大小相等方向相反而判一相斷線故障，保護(hù)動(dòng)作出口跳閘；針對(duì)采用差壓保護(hù)的裝置，當(dāng)發(fā)生兩相斷線時(shí)，根據(jù)兩相無(wú)流，一相有流而判兩相斷線故障，保護(hù)動(dòng)作出口跳閘；（3）升級(jí)后的電容器保護(hù)裝置可不考慮三相同時(shí)斷線情況。

參考文獻(xiàn)

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[關(guān)鍵詞]電力電容器；無(wú)功補(bǔ)償；安全運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2014）36-0031-01

正文：電力電容器大量裝設(shè)在各級(jí)變電站和線路上，是供電網(wǎng)絡(luò)中的主要設(shè)備之一，電容器在電力系統(tǒng)中的主要作用是補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善電壓品質(zhì)，減少線路的損耗，提高電網(wǎng)輸送電能能力。筆者先從電力電容器的補(bǔ)償原理及特點(diǎn)進(jìn)行闡述。

一、電力電容器的補(bǔ)償原理及特點(diǎn)

電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無(wú)功電流的發(fā)電機(jī)。其無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上，能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換。這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低，從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下，供電系統(tǒng)的損耗降低。比較起來(lái)電容器是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負(fù)荷的最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)的方法。

電力電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，第一，電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置具有安裝方便，安裝地點(diǎn)增減方便；有功損耗?。▋H為額定容量的0.4%左右）；建設(shè)周期短；投資??；無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便；個(gè)別電容器組損壞，不影響整個(gè)電容器組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)；第二，電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)有：只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)，不能進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)；通風(fēng)不良，一旦電容器運(yùn)行溫度高于70℃時(shí)，易發(fā)生膨脹爆炸；電壓特性不好，對(duì)短路穩(wěn)定性差，切除后有殘余電荷；無(wú)功補(bǔ)償精度低，易影響補(bǔ)償效果。

二、無(wú)功補(bǔ)償方式及實(shí)際應(yīng)用

無(wú)功的補(bǔ)償方式及應(yīng)用有4種：（1）高壓分散補(bǔ)償。高壓分散補(bǔ)償實(shí)際就是在單臺(tái)變壓器高壓側(cè)安裝的，用以改善電源電壓質(zhì)量的無(wú)功補(bǔ)償電容器；（2）高壓集中補(bǔ)償。高壓集中補(bǔ)償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6kV-10kV高壓母線的補(bǔ)償方式；電容器也可裝設(shè)于用戶總配電室低壓母線，適用于負(fù)荷較集中、離配電母線較近、補(bǔ)償容量較大的場(chǎng)所，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可減少對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功的消耗并起到一定的補(bǔ)償作用。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)行自動(dòng)投切，可合理地提高用戶的功率因素，利用率高，投資較少，便于維護(hù)，調(diào)節(jié)方便可避免過(guò)補(bǔ)，改善電壓質(zhì)量。但這種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益較差；（3）低壓分散補(bǔ)償。低壓分散補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地安裝在用電設(shè)備附近，以補(bǔ)償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變壓器的無(wú)功功率。其優(yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無(wú)功流動(dòng)從而減少有功損耗；可減少線路的導(dǎo)線截面及變壓器的容量，占位小；（4）低壓集中補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無(wú)功符合而直接控制電容器的投切。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無(wú)功補(bǔ)償中常用的手段之一。

三、電力電容器保護(hù)的選擇

正確選擇電容器組的保護(hù)方式，是確保電容器安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，但無(wú)論采用哪種保護(hù)方式，均應(yīng)符合以下幾項(xiàng)要求：①保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏度，不論電容器組中單臺(tái)電容器內(nèi)部發(fā)生故障，還是部分元件損壞，保護(hù)裝置都能可靠地動(dòng)作；②能夠有選擇地切除故障電容器，或在電容器組電源全部斷開(kāi)后，便于檢查出已損壞的電容器；③在電容器停送電過(guò)程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時(shí)，保護(hù)裝置不能有誤動(dòng)作；④保護(hù)裝置應(yīng)便于進(jìn)行安裝、調(diào)整、試驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)；⑤消耗電量要少，運(yùn)行費(fèi)用要低。

根據(jù)以上原則，一般電力電容器的保護(hù)選擇為：采用平衡或差動(dòng)繼電保護(hù)或采用瞬時(shí)作用過(guò)電流繼電保護(hù)，對(duì)于3.15kV及以上的電容器，必須在每個(gè)電容器上裝置單獨(dú)的熔斷器，熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時(shí)的涌流來(lái)選定，一般為1.5倍電容器的額定電流為宜，以防止電容器油箱爆炸。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，在必要時(shí)增設(shè)以下保護(hù)：如果電壓升高是經(jīng)常及長(zhǎng)時(shí)間的，需采取措施使電壓升高不超過(guò)1.1倍額定電壓；用合適的電流自動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)，使電流升高不超過(guò)1.3倍額定電流；如果電容器同架空線聯(lián)接時(shí)，可用合適的避雷器來(lái)進(jìn)行大氣過(guò)電壓保護(hù)；在高壓網(wǎng)絡(luò)中，短路電流超過(guò)20A時(shí)，并且短路電流的保護(hù)裝置或熔絲不能可靠地保護(hù)對(duì)地短路時(shí)，則應(yīng)采用單相短路保護(hù)裝置。

四、運(yùn)行中的電力電容器的運(yùn)行維護(hù)及故障處理

電力電容器運(yùn)行維護(hù)重點(diǎn)檢查項(xiàng)目： （1）對(duì)運(yùn)行的電容器組的外觀巡視檢查，應(yīng)按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行，如發(fā)現(xiàn)箱殼膨脹應(yīng)停止使用，以免發(fā)生故障；（2）電容器組投入時(shí)環(huán)境溫度不能低于-40℃，運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度1小時(shí)，平均不超過(guò)+40℃，2小時(shí)平均不得超過(guò)+30℃，及一年平均不得超過(guò)+20℃。如超過(guò)時(shí)，應(yīng)采用人工冷卻（安裝風(fēng)扇）或?qū)㈦娙萜鹘M與電網(wǎng)斷開(kāi)；（3）安裝地點(diǎn)的溫度檢查和電容器外殼上最熱點(diǎn)溫度的檢查可以通過(guò)水銀溫度計(jì)等進(jìn)行，并且做好溫度記錄（特別是夏季）；（4）電容器的工作電壓和電流，在使用時(shí)不得超過(guò)1.1倍額定電壓和1.3倍額定電流； （5）電容器套管和支持絕緣子表面應(yīng)清潔、無(wú)破損、無(wú)放電痕跡，電容器外殼應(yīng)清潔、不變形、無(wú)滲油，電容器和鐵架子上面不應(yīng)積滿灰塵和其他臟東西。

電容器在運(yùn)行中的故障處理及注意事項(xiàng)包括： （1）當(dāng)電容器噴油、爆炸著火時(shí)，應(yīng)立即斷開(kāi)電源，并用砂子或干式滅火器滅火。此類事故多是由于系統(tǒng)內(nèi)、外過(guò)電壓，電容器內(nèi)部嚴(yán)重故障所引起的。為了防止此類事故發(fā)生，要求單臺(tái)熔斷器熔絲規(guī)格必須匹配，熔斷器熔絲熔斷后要認(rèn)真查找原因，電容器組不得使用重合閘，跳閘后不得強(qiáng)送電，以免造成更大損壞的事故；（2）電容器的斷路器跳閘，而分路熔斷器熔絲未熔斷。應(yīng)對(duì)電容器放電3min后，再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若未發(fā)現(xiàn)異常，則可能是由于外部故障或母線電壓波動(dòng)所致，并經(jīng)檢查正常后，可以試投，否則應(yīng)進(jìn)一步對(duì)保護(hù)做全面的通電試驗(yàn)。通過(guò)以上的檢查、試驗(yàn)，若仍找不出原因，則應(yīng)拆開(kāi)電容器組，并逐臺(tái)進(jìn)行檢查試驗(yàn)。但在未查明原因之前，不得試投運(yùn)； （3）當(dāng)電容器的熔斷器熔絲熔斷時(shí)，應(yīng)向值班調(diào)度員匯報(bào)，待取得同意后，再斷開(kāi)電容器的斷路器。在切斷電源并對(duì)電容器放電后，先進(jìn)行外部檢查，如套管的外部有無(wú)閃絡(luò)痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無(wú)短路等，然后用絕緣搖表?yè)u測(cè)極間及極對(duì)地的絕緣電阻值。如未發(fā)現(xiàn)故障跡象，可換好熔斷器熔絲后繼續(xù)投入運(yùn)行。如經(jīng)送電后熔斷器的熔絲仍熔斷，則應(yīng)退出故障電容器，并恢復(fù)對(duì)其余部分的送電運(yùn)行。

五、電力電容器組的倒閘操作事項(xiàng)

電力電容器組倒閘操作時(shí)要做到：（1）在正常情況下，全所停電操作時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi)電容器組斷路器后，再拉開(kāi)各路出線斷路器?；謴?fù)送電時(shí)應(yīng)與此順序相反； （2）事故情況下，全所無(wú)電后，必須將電容器組的斷路器斷開(kāi)；（3）電容器組斷路器跳閘后不準(zhǔn)強(qiáng)送電。保護(hù)熔絲熔斷后，未經(jīng)查明原因之前，不準(zhǔn)更換熔絲送電；（4）電容器組禁止帶電荷合閘。電容器組再次合閘時(shí)，必須在斷路器斷開(kāi)3min之后才可進(jìn)行。

篇6

【關(guān)鍵詞】諧波電流；電力電容器；并聯(lián)諧振

0.引言

針對(duì)煤礦井下供電系統(tǒng)功率因數(shù)普遍偏低的現(xiàn)象，在煤礦供電系統(tǒng)中使用大量的電力電容器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低供電系統(tǒng)的損耗，提高供電效率。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，煤礦用電負(fù)荷的結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化，大功率變頻調(diào)速等控制裝置越來(lái)越多的應(yīng)用于礦井提升機(jī)和通風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備，電力電子設(shè)備在工作時(shí)會(huì)向電力系統(tǒng)注入大量諧波電流，導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓波形畸變?cè)絹?lái)越嚴(yán)重。在有諧波的電力系統(tǒng)中裝設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器時(shí)，在某些條件下會(huì)使諧波放大，甚至?xí)痣娏ο到y(tǒng)局部諧振，導(dǎo)致電力電容器中諧波電流過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)造成電力電容器的故障或損壞。因此，保證電容器在諧波條件下的安全運(yùn)行是十分必要的。

1.無(wú)功功率補(bǔ)償電容器

1.1無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)

無(wú)功補(bǔ)償在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。每年可為煤礦節(jié)約電費(fèi)數(shù)十萬(wàn)元。

1.2諧波電流對(duì)電力電容器影響分析

整流裝置的諧波阻抗一般較系統(tǒng)側(cè)及電容器組的阻抗大得多，在進(jìn)行諧波分析的電路中，當(dāng)直流負(fù)載電流一定時(shí)，可將諧波源視為恒流源。諧波對(duì)電力電容器的影響與電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，在大多數(shù)情況下，諧波源與電力電容器在同一母線上，此時(shí)電路的結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)電路的特征。電力電容器支路串有電抗器時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及等值電路見(jiàn)圖1。

（a）系統(tǒng)圖 （b）等值電路圖

圖1 諧波分析電路圖

Fig.1 circuit diagram of the harmonic wave analyze

圖中x—系統(tǒng)的基波電抗；x—串聯(lián)在電力電容器支路的基波電抗；x—電力電容器的基波容抗。

由等值電路可得

I=I （1）

I=I （2）

由式（1）、（2）可得出如下結(jié)論：

（1）當(dāng)nx-x/nI，諧波電流在電容器支路中被放大。

（2）當(dāng)nx+（nx-x/n）=0時(shí)，電路發(fā)生并聯(lián)諧振，諧振條件為x=n（x+x），在諧振點(diǎn)附近I>>I，將有可能導(dǎo)致I>I，嚴(yán)重威脅電力電容器的運(yùn)行安全。

1.3電力電容器的使用極限

電壓波形中有高次諧波時(shí)，在高頻電場(chǎng)的作用下，電容器的介質(zhì)老化比正常工作時(shí)加快，同時(shí)高次諧波電流也將引起附加發(fā)熱。

對(duì)移相電容器來(lái)說(shuō)，其電流應(yīng)滿足基波電流與諧波電流合成后的有效值不超過(guò)電容器額定電流的1.3倍，即：≤1.3I。

電壓使用極限：

并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50227-1995）規(guī)定電容器運(yùn)行中承受的長(zhǎng)期工頻過(guò)電壓，應(yīng)不大于電容器額定電壓的1.1倍。即：U≤1.1U。

以上這些關(guān)系在設(shè)計(jì)和使用電力電容器時(shí)，始終應(yīng)得到滿足，這樣才能保證電容器的運(yùn)行安全。

2.電力電容器的設(shè)計(jì)方法

2.1電流保護(hù)

諧波對(duì)并聯(lián)電容器的直接影響。諧波電流疊加在電容器的基波電流上，使電容器電流有效值增大，溫升增高，甚至引起過(guò)熱而降低電容器的使用壽命或電容器損壞。諧波電壓疊加在電容器基波電壓上，不僅使電容器電壓有效值增大，并可能使電壓峰值大大增加，使電容器運(yùn)行中發(fā)生的局部放電不能熄滅。這往往是使電容器損壞的一個(gè)主要原因。

在有諧波的電力系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)并聯(lián)電容器時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)諧波的放大作用，以保證電容器和供電系統(tǒng)的運(yùn)行安全。具體方法是：在電容器支路內(nèi)串聯(lián)電抗器，使各電容器支路的總阻抗對(duì)各次諧波均呈感性，限制流過(guò)電容器支路的諧波電流，如圖1所示。計(jì)算時(shí)只要使對(duì)應(yīng)最低次諧波時(shí)電路呈感性即可，計(jì)算公式為：

nx=kx=kx/n

k為可靠性系數(shù)，取值為1.2～1.5。

并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50227-1995）規(guī)定，用于抑制諧波，當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為5次及以上時(shí)，電抗率（電抗器的電抗與電容器電抗的比值）宜取4.5%-6%；當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為3次及以上時(shí)，電抗率宜取12%；亦可采用4.5%-6%與12%兩種電抗率。

2.2電壓保護(hù)

當(dāng)采用串聯(lián)電抗器抑制電容器中的諧波電流時(shí)，電容器兩端的電壓會(huì)升高，在選擇電容器時(shí)應(yīng)考慮該因素的影響。串聯(lián)電抗器時(shí)，作用在電容器上的工頻電壓為：

U=

U-電容器端子運(yùn)行電壓；

U-并聯(lián)電容器裝置的母線電壓；

k-電抗率；

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證U≤1.1U。

3.案例分析

現(xiàn)以一典型供電系統(tǒng)為例分析諧波對(duì)電力電容器的影響，系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

Tab.1 system relevant parameters

3.1諧波分析及諧波電流計(jì)算

在六脈動(dòng)整流電路中，含有諧波電流的諧波次數(shù)為n=6K±1 （k=1、2、3……），每臺(tái)整流變壓器二次繞組中產(chǎn)生n次諧波電流I為：

I=I=

各次諧波電流折算至變壓器一次側(cè)的電流值為：

I=

在6.3kV母線上出現(xiàn)最大諧波電流的條件為兩臺(tái)提升設(shè)備同時(shí)工作，此時(shí)n次諧波電流值為I=2I?？紤]到高次諧波電流在系統(tǒng)中含量較小，本例中諧波電流只計(jì)算至19次諧波，計(jì)算數(shù)值見(jiàn)表2。

表2 主要諧波電流計(jì)算

Tab.2 calculation of main electric current of wave in harmony

3.2諧波電流對(duì)電力電容器影響分析

在分析諧波電流對(duì)電力電容器影響時(shí)，考慮電力電容器支路串電抗器和不串電抗器兩種情況，串聯(lián)電抗器時(shí)，電抗值按下式計(jì)算。

X′=K

K取1.5；n為5。

則算得X′=1.32，由于電容器為接線，故等值電路參數(shù)為：

X=X′/3=0.44Ω

X=X′/3=7.35Ω

由公式（2）算得電容器支路中各次諧波電流見(jiàn)表3。

表3 電容器支路各次諧波電流計(jì)算

Tab.3 main electric current of wave in harmony of branch road of condense

注：第1、2行為未串聯(lián)電抗器諧波電流值；第3、4行為串聯(lián)電抗器諧波電流值；

利用表3中參數(shù)對(duì)電容器運(yùn)行參數(shù)校驗(yàn)如下：

（1）未串聯(lián)電抗器時(shí)。

=490.6（A）>1.3I=371（A），電容器嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷將被燒毀。

（2）串聯(lián)電抗器時(shí)。

電容器兩端的電壓為U=U=×6.3=6.7（kV）。

一般移相電容允許在1.05Ue條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，故電容器的額定電壓應(yīng)選為6.6kV。

1.05U=6.93kV>6.7kV

U+U=6700+43.8×22.05/5=6893V

I=×286=290.3（A）

=295.3（A）

通過(guò)以上案例可以看出，當(dāng)供電系統(tǒng)中諧波電流較大時(shí)，對(duì)電力電容器支路串聯(lián)電抗器進(jìn)行保護(hù)的效果顯而易見(jiàn)，此方法對(duì)于電容器的安全運(yùn)行有重要的作用。

4.結(jié)論

從以上分析可以看出，在有諧波源電力系統(tǒng)中選用無(wú)功功率補(bǔ)償電容器時(shí)，應(yīng)充分考慮諧波對(duì)電力電容器的影響，正確確定補(bǔ)償電容器支路的參數(shù)，為電容器選擇合適的串聯(lián)電抗器，這樣才能保證電容器的運(yùn)行安全和使用壽命、減小整流電路回送至系統(tǒng)的諧波電流，同時(shí)減少電力電容器的損壞從而進(jìn)一步減少煤礦的損失。

【參考文獻(xiàn)】

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篇7

鋰離子電容器的應(yīng)用

話說(shuō)搞電子的工程技術(shù)人員一生在電子線路領(lǐng)域里中打滾，從L/R/C等基本被動(dòng)組件玩到晶體、集成電路，經(jīng)歷了當(dāng)下之SiP與SoC，還有始終數(shù)不清楚封裝方式的集成電路。但最令人感到驚奇與興奮的被動(dòng)組件，可能要首推“電容器”(Capacitor)了。日本慣用“Condenser”來(lái)稱呼。

況且，功率半導(dǎo)體業(yè)界，SiC(碳化硅)新材料當(dāng)前正夯呢!畢竟，所有的電源模塊，一定都需要用到電容器。尤其是蓄電用途的電容器，更是需要超高的電氣性能。

注：SiC(碳化硅)材料，覺(jué)醒了Converter、Inverter的功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用從汽車到太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，取代硅材料，是明日之星。

Xbox經(jīng)歷了一場(chǎng)電源線大回收的教訓(xùn)，在次世代Xbox 360設(shè)計(jì)的組件選擇上格外用心，特別是電容器，幾乎全是用知名大廠的零件。

喜歡把玩音響擴(kuò)大機(jī)、喇叭DIY的游戲者，還是圖謀個(gè)人計(jì)算機(jī)的音質(zhì)提升，改機(jī)升級(jí)往往就是先從“電容器”的替換來(lái)下手。而且，各種價(jià)格不斐的電容器，琳瑯滿目。知名的德國(guó)WIMA電容、瑞典的RIFA電容、日本的黑爵(Black gate)電容(Rubycon最高等級(jí)制品)等，都是常聽(tīng)見(jiàn)看得到的好樣組件。

而最近有一種稱之為鋰離子電容器LIC(Li-ion Capacitor)像潛水艇般逐漸浮出水面上，有人認(rèn)為這是結(jié)合鋰離子電池以及一種稱為電氣二重層電容器，兩者優(yōu)生學(xué)混合之下的新組件，這個(gè)說(shuō)法是有道理。一般，還是將它歸屬于超電容器(Ultra Capacitor)的領(lǐng)域。有一家專業(yè)于先端技術(shù)的信息研究與分析公司HIEDGE，依據(jù)其預(yù)測(cè)，2009年是鋰離子電容器的量產(chǎn)準(zhǔn)備期，市場(chǎng)可望在2011年開(kāi)始慢慢向上昂飛。

注：鋰離子電容是一種正極與負(fù)極充放電原理不同的非對(duì)稱電容。采用鋰離子電池的負(fù)極材料與電氣二重層電容的正極材料之組合構(gòu)造。

先來(lái)舉一個(gè)絕佳的案例，可以用來(lái)闡明為何主張未來(lái)的電子爭(zhēng)霸，該是回歸物理基礎(chǔ)科學(xué)的觀點(diǎn)。尤其是材料科學(xué)。2008年底，東京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)透國(guó)結(jié)晶構(gòu)造的詳細(xì)解明清楚，發(fā)現(xiàn)Li2FeSiO4(Li-Fe-硅-氧)若是取代當(dāng)前手機(jī)、筆電鋰離子電池所使用的正極材料LiCoO2(因?yàn)殁扖o是稀有金屬)；那么，鋰離子電池低價(jià)制造之道就不遠(yuǎn)了。以后，諸如數(shù)字相機(jī)正廠所賣的電池，若是依然那么昂貴，也就太貪心了。

而此處所欲提及的“鋰離子電容器(Li-ion Capacitor)”也是另一個(gè)鮮明的案例，來(lái)解釋材料科學(xué)的重要性與創(chuàng)新威力。信息業(yè)就如拳擊賽，上了舞臺(tái)，不是輸就是贏。創(chuàng)新就是最佳的攻擊力。

節(jié)能減碳(整個(gè)世界二氧化碳CO2的排出量，發(fā)電就占了35%的最高比例)是物價(jià)高漲飛騰后的最夯民生話題，地球暖化、溫室效應(yīng)的氣體排出量削減，是全球關(guān)注的課題。除了火紅的太陽(yáng)能之外，風(fēng)力發(fā)電的設(shè)施建設(shè)風(fēng)潮，在歐洲、美國(guó)、中國(guó)正積極展開(kāi)導(dǎo)入。風(fēng)力發(fā)電公認(rèn)最具有潛力并且減少溫室效應(yīng)的自然能源。而“鋰離子電容器”則被視為家用、企業(yè)屋頂、公園路燈等小型發(fā)電最佳的蓄電組件，最佳拍文件組合。

鋰離子電容器于風(fēng)力發(fā)電的開(kāi)端，是日本福島縣沖的海洋天然瓦斯挖掘設(shè)備導(dǎo)入21臺(tái)的小型風(fēng)力發(fā)電裝置以及使用鋰離子電容器的電容器模塊的設(shè)置。為了確保電力的維持，采用以小型風(fēng)力知名Zephyr的Airdolphin風(fēng)力發(fā)電裝置，電容器模塊采用了JM Energy的片狀鋰離子電容器單元(宣稱是世界最高峰的大容量電容器)。在風(fēng)車與Inverter之間，安置了電容器模塊，可以吸收風(fēng)力變動(dòng)的發(fā)電量。也扮演著緩沖的腳色。通常，Inverter在損失以下的微風(fēng)時(shí)，微小的發(fā)電量也難以蓄電，有了電容器就可以蓄電。反之，發(fā)生超過(guò)Inverter定格容量(1kW)的強(qiáng)風(fēng)時(shí)，電容器的蓄電也不會(huì)浪費(fèi)掉。

經(jīng)過(guò)一年的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)之后，于2008年6年正式啟用。并且，爾后還可進(jìn)行將二氧化碳CO2貯留在海中的試驗(yàn)。

而日本宮崎縣也開(kāi)始導(dǎo)入組合LED照明與太陽(yáng)能面板使用鋰離子電容器的試驗(yàn)。目前的試作品使用兩個(gè)1W的LED，平均驅(qū)動(dòng)約0.6W的程度。于周圍沒(méi)有任何照明的場(chǎng)所，若是充滿電，可以應(yīng)付一整晚。此試驗(yàn)的原本考慮是檢討鎳氫電池的采用性，認(rèn)為對(duì)應(yīng)發(fā)電量變動(dòng)的對(duì)應(yīng)控制模塊過(guò)于復(fù)雜，遂選用容易因應(yīng)發(fā)電變動(dòng)，能量密度又高的鋰離子電容器。選用的組件是ACT(Advanced Capacitor Technology)所開(kāi)發(fā)的“Premlis”單元，靜電容量為5000F。

注：ACT所開(kāi)發(fā)的“Premlis”鋰離子電容器，正極采用獨(dú)自開(kāi)發(fā)的奈米閘碳(Nano-gate Carbon)、負(fù)極采用黑鉛(石墨)系碳；目前專利申請(qǐng)中。

鋰離子電容器源起暨基礎(chǔ)原理

于茲，就是要來(lái)探討鋰離子電容器的實(shí)力，挖掘?yàn)楹螘?huì)受到廠商的垂愛(ài)。因?yàn)椋囯x子電容器系由電氣二重層電容衍生而來(lái)；值是之故，當(dāng)然必須先從電氣二重層電容先來(lái)說(shuō)起，并且說(shuō)明為何原因鋰離子電容的體積能量密度會(huì)是電氣二重層電容的3~5倍之多。

“電氣二重層(Electric Double Layer Capacitor)”的電容器，先受到了最高度矚目的起因也許可以追溯到兩件關(guān)鍵要事。其一，日本電子所開(kāi)發(fā)的“奈米閘(Nano-Gate)電容器”，其質(zhì)量密度是傳統(tǒng)技術(shù)的10倍之多。因此，獲得了2004年“日經(jīng)BP技術(shù)大獎(jiǎng)”的光榮美譽(yù)。這類的電容器通常使用于環(huán)境奈米應(yīng)用、混合式汽車(Hybrid vehicle)，高負(fù)載級(jí)應(yīng)用(Load leveling)等。

另外，富士旭化成電子與FDK開(kāi)發(fā)使用Lic在電解液的電容器，可是一直沒(méi)有正式量產(chǎn)化。而突破性的契機(jī)在于2005年8月，富士重工業(yè)采用了多并苯(Polyacene)系負(fù)極材料，使得Li離子大量粘稠于負(fù)極；正極依然采用活性碳。這種特征就高輸出、長(zhǎng)壽命維持的秘方，是啟動(dòng)廠商們開(kāi)始采用的手段。

以2008年底的時(shí)間點(diǎn)來(lái)觀看，旭化成電子、ACT、NEC/Tokin、FDK、JM Energy、太陽(yáng)誘電(昭榮電子)、日立Advanced Interconnecting Components/日立化成等公司，皆有在開(kāi)發(fā)鋰離子電容器。

注：電氣二重層電容器(Electric Double-Layer Capacitor)，簡(jiǎn)稱為EDLC。

電氣二重層電容器(Electric Double-Layer Capacitor)的對(duì)外稱呼可真多元，經(jīng)?？梢砸?jiàn)到的有“超電容器(Super Capacitor) ”、“終極電容器(Ultra Capacitor)”、“電氣化學(xué)電容器(Electrochemical capacitors)”等恭維式的稱呼，沒(méi)有很明確的定義。

為了慎重起見(jiàn)，就完全遵循“ECaSS(Energy Capacity System)組織論壇”的用語(yǔ)，以“電氣二重層電容器(Electric Double-Layer Capacitor)”的名稱來(lái)貫穿本文。

注：ECaSS是Power System公司董事會(huì)長(zhǎng)，岡村f夫于1992年發(fā)明的革新蓄電系統(tǒng)。

電氣二重層電容器，可以說(shuō)擁有不少的特長(zhǎng)：

可以急速大電流充放電。

充放電效率高。

反復(fù)充放電壽命長(zhǎng)。

容易計(jì)測(cè)組件中的殘量。

不含有害的重金屬，是綠色組件。

沒(méi)有爆炸、起火的危險(xiǎn)性，安全性高。

使用溫度范圍廣。溫度特性優(yōu)。

注：Ragone Chart，系一種用泡泡圖來(lái)展現(xiàn)各種能量?jī)?chǔ)存(蓄積)的性能比較圖。首先是應(yīng)用于電池上的比較。觀念上，縱軸的能量密度是指有多少能量可供應(yīng)用；橫軸的功率密度，意思是說(shuō)能量的傳遞有多快。

篇8

【關(guān)鍵詞】電容式電壓互感器;電容元件;懸浮放電;擊穿;故障

1.引言

如果電容式電壓互感器（CVT）高中壓電容的油室和電磁單元油箱的之間密封不嚴(yán)，會(huì)造成高中壓電容尤其高壓電容的膜紙絕緣缺油，導(dǎo)致其耐電強(qiáng)度下降。由于電容元件設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)高于其它電氣設(shè)備，故而容易擊穿，這又使電容量和介質(zhì)損耗增大，二次電壓偏高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致主絕緣擊穿，引起高中壓電容爆炸[1-2]。本文介紹了此類故障的典型案例，以供參考。

2.故障及檢查情況

2.1 故障情況

2013年1月16日4點(diǎn)20分，某500kV站監(jiān)控機(jī)報(bào)電壓越限，值班人員檢查發(fā)現(xiàn)220kVⅠA母線的Uab、Ubc和Uca母線電壓分別為232.5kV、229kV和232.5kV，Uab和Uca比Ubc母線電壓高3.5kV。值班人員使用萬(wàn)用表測(cè)量220kVⅠA母線三只CVT二次小空開(kāi)上的電壓，Uab、Ubc和Uca測(cè)量值分別為106V、103V和103V。

對(duì)該三只CVT本體進(jìn)行了紅外測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)A相CVT下節(jié)電容器的上部與B相、C相CVT相應(yīng)位置相比溫度較高，A相CVT下節(jié)電容器的上部溫度為9.9℃，B相、C相相應(yīng)位置溫度為-8℃，A相和B相CVT紅外圖譜如圖1和圖2所示。另外，還發(fā)現(xiàn)A相CVT電磁單元油箱油位有明顯增長(zhǎng)，與B、C兩相相比明顯偏高，已經(jīng)超出油位計(jì)的顯示范圍[3]。

圖1 A相CVT紅外圖譜

圖2 B相CVT紅外圖譜

1月16日，該三只CVT二次電壓曲線如圖3所示。

由圖3可知，UA（圖中紅色曲線）從3點(diǎn)43分開(kāi)始逐漸上升，到4點(diǎn)51分基本達(dá)到最大值，此時(shí)UA為138.36kV，UB為132.36kV，UC為132.35kV。

圖3 電壓曲線

該三只CVT為某生產(chǎn)廠家1996年03月出廠的TYD220/√3-0.01H型產(chǎn)品，1997年01月16日投入運(yùn)行。上次停電試驗(yàn)日期為2007年05月12日，試驗(yàn)數(shù)據(jù)未見(jiàn)異常。該型號(hào)CVT電氣接線圖如圖4所示。

圖4 電氣接線圖

綜合考慮紅外圖譜及電壓曲線情況，初步判斷為A相CVT下節(jié)電容器內(nèi)部存在故障，且位于其上部，說(shuō)明高壓電容C21上部有部分電容元件擊穿。

A相CVT上節(jié)和下節(jié)電容器額定電容設(shè)計(jì)值均為20000pF。咨詢生產(chǎn)廠家技術(shù)人員，該CVT設(shè)計(jì)時(shí)，高壓電容C11和C21、中壓電容C22分別由75、52、23個(gè)電容元件串聯(lián)。

假設(shè)所有電容元件電容量均相等，設(shè)為C0，則：

C11=C0/75

C21=C0/52

C22=C0/23

設(shè)中間變壓器的變比為k，一次電壓為U，則二次電壓u為：

u=23/[（75+52+23）Uk]

假設(shè)高壓電容C21有n個(gè)電容元件發(fā)生擊穿，則C21=C0/（52-n），即二次電壓u'為：

u'=23/{[75+（52-n）+23]Uk}

已知，u'=138.36kV，u≈132.36kV

u'/u≈138.36/132.35=1.0454

計(jì)算可得損壞電容元件數(shù)n≈6.5，即該CVT二次電壓偏高的原因初步判斷為高壓電容C21有6個(gè)或者7個(gè)電容元件擊穿，高壓電容C21電容量增大，導(dǎo)致中壓電容C22兩端電壓升高，而二次電壓與中壓電容C22的兩端電壓成正比關(guān)系，造成該CVT二次電壓升高，即高壓電容C21電容量增大會(huì)造成二次電壓升高[4]。

2.2 外觀檢查情況

A相CVT外表清潔、連接可靠，未發(fā)現(xiàn)閃絡(luò)、滲油及其它異常。

根據(jù)TYD220/√3-0.01H型CVT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上節(jié)電容器、下節(jié)電容器和電磁單元分別具有獨(dú)立的油室，A相CVT電磁單元油位與B、C兩相CVT相比明顯偏高，初步認(rèn)為是由于下節(jié)電容器油室和電磁單元油室之間密封不嚴(yán)，下節(jié)電容器的油滲漏到電磁單元中而引起的。

2.3 試驗(yàn)檢查情況

為查找故障原因，對(duì)A相CVT進(jìn)行試驗(yàn)檢查。電容分壓器極間、二次繞組等絕緣電阻測(cè)試結(jié)果正常。中間變壓器二次繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，與以往測(cè)量結(jié)果相比未發(fā)現(xiàn)異常[5-6]。采用自激法測(cè)量介損和電容量，高壓電容C11介損及電容量測(cè)試正常，與以往測(cè)量結(jié)果相比未發(fā)現(xiàn)異常，但高壓電容C21和中壓電容C22無(wú)法運(yùn)用自激法進(jìn)行測(cè)試。A相CVT近兩次介損及電容量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2所示。

表1 二次繞組直流電阻測(cè)量數(shù)據(jù)

測(cè)試時(shí)間 1a-1n（Ω） 2a-2n（Ω） da-dn（Ω） 環(huán)境溫度（℃）

2013-01-16 0.014 0.025 0.098 -11

表2 電容量及tanδ測(cè)量數(shù)據(jù)

測(cè)試時(shí)間 C11 C21 C22

tanδ 2013-01-16 0.00122 / /

2007-05-12 0.00104 0.00104 0.00114

電容量

（pF） 2013-01-16 20370 / /

2007-05-12 20270 29200 67820

誤差（%） 0.14 / /

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，得出下面幾個(gè)初步結(jié)論：

（1）中間變壓器二次繞組的直流電阻測(cè)量數(shù)據(jù)與以往試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，無(wú)明顯變化，所以二次電壓升高不是由于二次繞組出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的;

（2）高壓電容C11介損及電容量測(cè)試結(jié)果與以往試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，無(wú)明顯變化，所以二次電壓升高不是由于高壓電容C11出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的;

（3）由于高壓電容C21和中壓電容C22無(wú)法運(yùn)用自激法進(jìn)行測(cè)試，從試驗(yàn)方面，無(wú)法確定二次電壓升高是否由于高壓電容C21和中壓電容C22出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的。

圖5和圖6分別為高壓電容C21和中壓電容C22運(yùn)用自激法進(jìn)行測(cè)試的原理圖[7]。該CVT故障運(yùn)行時(shí)，二次有電壓輸出，說(shuō)明高壓電容C11和高壓電容C21之間、高壓電容C21和中壓電容C22之間電氣連接及中間變壓器不是導(dǎo)致高壓電容C21和中壓電容C22無(wú)法運(yùn)用自激法進(jìn)行測(cè)試的故障部位。綜合考慮上面兩方面因素，高壓電容C21和中壓電容C22無(wú)法運(yùn)用自激法進(jìn)行測(cè)試的原因分析初步判斷為中壓電容C22末端于二次接線盒之間存在斷線故障。

圖5 測(cè)量C21的原理圖

圖6 測(cè)量C22的原理圖

2.4 解體檢查情況

為進(jìn)一步查明故障原因，將A相CVT進(jìn)行了解體檢查。

打開(kāi)該CVT下節(jié)電容器上部的密封蓋，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部油位約只有原來(lái)1/2。吊起下節(jié)電容器瓷套，發(fā)現(xiàn)上部電容元件已經(jīng)沒(méi)有絕緣油浸泡，上部6個(gè)電容元件有擊穿放電痕跡，如圖7所示，與紅外圖譜位置相對(duì)應(yīng)。

圖7 電容元件放電情況

該CVT下節(jié)電容器共有73個(gè)電容元件，其中高壓電容C21有51個(gè)電容元件，中壓電容C22有22個(gè)電容元件（考慮到阻抗平衡問(wèn)題，實(shí)際電容元件數(shù)量與設(shè)計(jì)值有1-2個(gè)偏差）。用電容表測(cè)量電容元件的電容量，表明高壓電容C21從頂端往下第1個(gè)至第6個(gè)及第33個(gè)電容元件擊穿，即高壓電容C21共有7個(gè)電容元件擊穿，與本文第2.1部分計(jì)算結(jié)果基本吻合。

打開(kāi)該CVT電磁單元油箱，發(fā)現(xiàn)中壓電容C22末端引出線套管破裂，碎片散落在中間變壓器的鐵心上，末端引出線在套管接頭處燒斷。

運(yùn)用正接線測(cè)量該CVT高壓電容C21和中壓電容C22介損及電容量，測(cè)試結(jié)果如表3所示。高壓電容C21的電容量偏差超過(guò)了10%[8]。

表3 電容量及tanδ測(cè)量數(shù)據(jù)

測(cè)試時(shí)間 C21 C22

tanδ 2013-01-16 0.481 0.124

2007-05-12 0.104 0.114

電容量

（pF） 2013-01-16 31930 67180

2007-05-12 28972.8 67683

誤差（%） 10.21 -0.74

取下中壓電容C22末端引出線低壓套管，發(fā)現(xiàn)低壓套管內(nèi)部有嚴(yán)重的放電痕跡，接線柱及低壓套管內(nèi)、外表面積累了大量的炭黑，形成導(dǎo)電通道，如圖8所示。低壓套管的緊固法蘭密封膠圈有一處燒損痕跡，如圖9所示。

圖8 低壓套管破損情況

圖9 密封膠圈燒損情況

展開(kāi)擊穿后和部分未擊穿的電容元件，未發(fā)現(xiàn)電容元件內(nèi)部存在絕緣劣化痕跡。

3.故障原因分析

該500kV站220kVⅠA母線A相CVT故障的原因?yàn)?，該CVT中壓電容C22末端引出線在運(yùn)行中燒斷，造成中壓電容C22末端引出線端部懸浮電位放電，處于中壓電容C22低壓端小瓷套的導(dǎo)電桿和處于地電位的其固定法蘭之間絕緣無(wú)法承受升高的電壓而擊穿放電造成小瓷套破碎，同時(shí)將小瓷套與其固定法蘭之間密封膠圈燒損，造成下節(jié)電容器油室與電磁單元油室之間密封不嚴(yán)，下節(jié)電容器油室中變壓器油滲漏到電磁單元油室中，下節(jié)電容器油室的油位下降，高壓電容C21上部6個(gè)電容元件的膜紙絕緣由于缺油耐電強(qiáng)度下降而擊穿短路。由于高壓電容C21是由多個(gè)電容元件串聯(lián)組成，隨著電容元件數(shù)量減少，剩余單個(gè)電容元件承受電壓上升，造成下部一個(gè)絕緣較為薄弱的電容元件擊穿，即C21共計(jì)7個(gè)電容元件擊穿。同時(shí)，高壓電容C21電容元件擊穿放電產(chǎn)生的高溫造成下節(jié)電容器外部瓷套溫度升高約18K。

在運(yùn)行中，高壓電容C21電容量增大使中壓電容C22的兩端電壓升高，由于二次電壓u與中壓電容C22的兩端電壓成正比關(guān)系，即二次電壓同樣隨著高壓電容C21電容量增大而升高。

該CVT故障初期，中壓電容C22低壓端的小瓷套的導(dǎo)電桿和處于地電位的其固定法蘭之間絕緣擊穿放電生成的炭黑等導(dǎo)電物質(zhì)在小瓷瓶接線柱和其固定法蘭之間形成新的導(dǎo)電通道，不影響該CVT電氣回路的完整性，故二次電壓可以正常輸出。

該CVT中壓電容C22末端引出線與小瓷套導(dǎo)電桿的連接處未采用接線鼻子，而是通過(guò)銅絞線纏繞并錫焊處理。故中壓電容C22末端引出線在運(yùn)行中燒斷的原因判斷為，連接時(shí)，由于生產(chǎn)廠家安裝工藝控制不嚴(yán)，末端引出線接線端部受到損傷。長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，損傷部位逐步擴(kuò)大最終斷裂從而形成懸浮放電，最終造成此次故障的發(fā)生。

4.預(yù)防措施

與該500kV站220kVⅠA母線A相CVT同批次的部分產(chǎn)品仍在網(wǎng)運(yùn)行，為了避免類似故障再次發(fā)生，采取以下預(yù)防措施：

（1）加強(qiáng)監(jiān)管巡視力度，發(fā)現(xiàn)有聲響、油位異常、二次側(cè)三相輸出電壓長(zhǎng)時(shí)間不平衡等異常情況，應(yīng)及時(shí)采取措施，防止事故擴(kuò)大;

（2）利用紅外精確測(cè)溫、容性設(shè)備介損電容量帶電檢測(cè)、高頻局部放電帶電檢測(cè)等手段，發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即查明原因[9-12];

（3）利用停電試驗(yàn)機(jī)會(huì)，加強(qiáng)對(duì)CVT的檢查和維護(hù)，試驗(yàn)中，應(yīng)注意觀察C11、C21和C22的tanδ和電容量有無(wú)明顯異常，并測(cè)量中壓電容C22末端N端子的絕緣電阻;

（4）紅外在線監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備故障具有準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速特征，日常維護(hù)中重視紅外熱成像的應(yīng)用，通過(guò)定期對(duì)CVT進(jìn)行紅外監(jiān)測(cè)和診斷及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，排除事故隱患;

（5）生產(chǎn)廠家要嚴(yán)格控制工藝流程，并保證其產(chǎn)品附件的質(zhì)量[13-17]。

5.結(jié)束語(yǔ)

該500kV站220kVⅠA母線A相CVT損壞的原因?yàn)橹袎弘娙軨22末端引出線未采用接線鼻子，而是通過(guò)銅絞線纏繞并錫焊處理。連接時(shí)，由于生產(chǎn)廠家安裝工藝控制不嚴(yán)，末端引出線接線端部受到損傷。長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，損傷部位逐步擴(kuò)大最終斷裂形成懸浮放電，最終造成此次故障的發(fā)生。生產(chǎn)廠家在CVT制造過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理，細(xì)化工藝控制卡，做到每個(gè)生產(chǎn)細(xì)節(jié)都得到嚴(yán)格把關(guān)，確保質(zhì)量管理體系有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

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篇9

【關(guān)鍵詞】低壓電容器；控制器；故障處理

1.引言

傳統(tǒng)的電容器大部分都用絕緣油，因?yàn)榻^緣油有散熱，絕緣的作用，但是在運(yùn)輸及使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)碰撞，鼓肚等情況導(dǎo)致絕緣油泄露。在使用中還會(huì)出現(xiàn)爆炸、噴油、起火的現(xiàn)象，非常危險(xiǎn)。里面的油是很稠的，并且有毒。與傳統(tǒng)電容器相比，督凱提研發(fā)的具有鍍特殊金屬成分的聚丙烯膜PPMh/MKPh，它的目的是支持自愈性能并減少介質(zhì)損耗，較于現(xiàn)在的其他介質(zhì)及氣體絕緣的電容器，PPMh電容器以它優(yōu)越的過(guò)載能力和長(zhǎng)壽命成為功率因數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)的目標(biāo)。由于創(chuàng)新的金屬化處理，聚丙烯膜在纏繞期間承受較少的應(yīng)力。因此介質(zhì)性能能夠長(zhǎng)期保存并且在電壓和電流的作用下表現(xiàn)相當(dāng)好的性能，可以達(dá)到4倍In的過(guò)載能力，更有效的自愈性和低的介質(zhì)損耗使電容器擁有長(zhǎng)達(dá)210000小時(shí)以上的壽命，并且運(yùn)行溫度大大降低。

2.督凱提低壓電容器的結(jié)構(gòu)原理

督凱提低壓電容器是由數(shù)字式REGO控制器、電容器、濾波電抗器等原件組成。在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的不同，電抗器和電容器組的組合方式也不同。下面將逐一詳細(xì)論述。

2.1 數(shù)字式REGO控制器

REGO控制器是微處理控制系統(tǒng)，可以根據(jù)負(fù)載吸收的無(wú)功功率自動(dòng)控制電容器的投切。不僅提高可靠性和準(zhǔn)確性的無(wú)功功率補(bǔ)償，在結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方面還是一個(gè)用戶界面，它非常直觀，適用于所有用戶。這個(gè)新的微處理器還支持更高一級(jí)功能的實(shí)現(xiàn)，包括易于安裝，需要的CT值參數(shù)值的設(shè)置。除了標(biāo)準(zhǔn)功能，控制繼電器還有測(cè)量和保護(hù)功能，能將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸并存儲(chǔ)在PC上。在保護(hù)方面具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)溫度保護(hù)、諧波過(guò)載保護(hù)、功率因數(shù)補(bǔ)償故障報(bào)警、欠壓保護(hù)，所有保護(hù)都默認(rèn)自動(dòng)恢復(fù)，控制器會(huì)在報(bào)警30分鐘后開(kāi)始工作，也可以被制止，如圖1所示。

控制器具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作模式。另外，通過(guò)“自動(dòng)獲取”功能可以自動(dòng)獲得每步的功率。而且，在程序的末尾，控制器還可以自動(dòng)選擇最合適的開(kāi)關(guān)次序。選擇一個(gè)用戶程序，在許多可用的選項(xiàng)中選擇，可以手動(dòng)設(shè)置。通過(guò)這個(gè)功能，控制器可以更快速糾正系統(tǒng)的PF。實(shí)際上，基于實(shí)時(shí)功率測(cè)量功能和已知的單段無(wú)功功率，控制器可以計(jì)算出達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù)需要的無(wú)功功率，并且同時(shí)投入所需要的路數(shù)(兩段之間的延遲只有設(shè)定的時(shí)間“T2”)。

2.2 電容器

自愈式電容器采用單層聚丙烯膜做為介質(zhì)，表面蒸鍍了一層薄金屬作為導(dǎo)電電極。當(dāng)施加過(guò)高的電壓時(shí)，聚丙烯膜電弱點(diǎn)被擊穿，擊穿點(diǎn)阻抗明顯降低，流過(guò)的電流密度急劇增大，使金屬化鍍層產(chǎn)生高熱，擊穿點(diǎn)周圍的金屬導(dǎo)體迅速蒸發(fā)逸散，形成金屬鍍層空白區(qū)，擊穿點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)絕緣。用來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償兼濾波器的電力電容一般都是自愈式電容器，電壓無(wú)功補(bǔ)償裝置一般采用全膜介質(zhì)自愈式電力濾波電容器。低壓補(bǔ)償電容最好采用三相角接。

電容器的熔絲分為內(nèi)熔絲和外熔絲兩種，從圖中可以看出，當(dāng)線路發(fā)生故障后，外熔絲的電容器就切出線路，停止工作了。而內(nèi)熔絲的電容器只會(huì)切除發(fā)生故障的那部分回路，對(duì)整體回路的補(bǔ)償沒(méi)有太大的影響?；^(qū)的低壓電容器選用的都是內(nèi)熔絲的電容器，如圖2所示。

2.3 濾波電抗器

濾波電抗器用于低壓電容器柜中，與濾波電容器相串聯(lián)，調(diào)諧至某一諧振頻率，用來(lái)吸收電網(wǎng)中相應(yīng)頻率的諧波電流。低壓電網(wǎng)中有大量整流、變流、變頻裝置等諧波源，其產(chǎn)生的高次諧波會(huì)嚴(yán)重危害主變及系統(tǒng)中其它電器設(shè)備的安全運(yùn)行。濾波電抗器與電容器相串聯(lián)后，不但能有效地吸收電網(wǎng)諧波，而且提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，對(duì)于系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到了較大的作用。

2.3.1 串聯(lián)電抗器的選擇

用作限制充電涌流和諧波電流。用作限制充電涌流時(shí)，涌流值通常按電容器額定電流的20倍計(jì)算，電抗率一般為0.1%-1%。用作限制諧波電流時(shí)，與接入電網(wǎng)的諧波有關(guān)。如電網(wǎng)的諧波為5次以上時(shí)，電抗率宜取4.4%-6%，如電網(wǎng)的諧波為3次及以上時(shí)，電抗率宜取12%。電抗器的額定電流應(yīng)大于或等于電容器組的額度電流。一般選用空芯或半芯干式串聯(lián)電抗器。

2.3.2 串聯(lián)電抗器的連接

串聯(lián)電抗器可接在電容器組的中性點(diǎn)或電源側(cè)，對(duì)限制合閘涌流和抑制諧波電流的作用都是一樣的。接在中性點(diǎn)側(cè)，正常運(yùn)行時(shí)電抗器所承受的電壓低?？刹皇芏搪冯娏鞯臎_擊，可減少事故，運(yùn)行安全，電抗器的價(jià)格也較低。串聯(lián)電抗器接在電源側(cè)，對(duì)承受電壓和短路電流能力的要求就較高，電抗器的價(jià)格也較貴。因此，一般情況下推薦串聯(lián)電抗器接在電容器的中性點(diǎn)側(cè)。

3.電容器的故障處理

督凱提研發(fā)的新型低壓電容器在化工廠是初次使用，但在使用過(guò)程中也遇到一些問(wèn)題，如熔絲燒黑、控制器溫度報(bào)警、電容器的頻繁投切等現(xiàn)象。以下將詳細(xì)論述幾種常見(jiàn)故障：

3.1 電容器的頻繁投切

電容器回路的接線方式采用FFI接法，功率因數(shù)投切的范圍是0.85-0.95。在電容器使用的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)在0.95之間徘徊，造成了電容器回路的頻繁投切，這樣不僅會(huì)對(duì)回路造成沖擊，還會(huì)損壞接觸器。在初期，我們處理的方法只是調(diào)高功率因數(shù)的上限至0.98，在剛調(diào)完的一段時(shí)間內(nèi)，電容器運(yùn)行平穩(wěn)，但時(shí)間一長(zhǎng)，又會(huì)頻繁的投切。為了解決電容器的頻繁投切，將REGO控制器回路的接線方式改為F-N接法，通過(guò)計(jì)算可得：

假設(shè)安裝容量為40Kvar，系統(tǒng)電壓400V，額定電壓500V

改造前：

電容器的有效輸出容量=安裝容量*(系統(tǒng)電壓/額定電壓)2

=40*(400/500)2

=25.6 Kvar

改造后：

電容器的有效輸出容量=安裝容量*(系統(tǒng)電壓/額定電壓)2

=40*(220/500)2

=7.744 Kvar

改造后每組電容器的有效輸出容量變小了，為了滿足線路補(bǔ)償?shù)囊?，電容器就?huì)多投幾組來(lái)滿足要求，這樣既解決了電容器頻繁投切的故障，又可以延長(zhǎng)電容器的使用壽命。對(duì)于我們這種不是滿負(fù)荷運(yùn)行的電容器來(lái)說(shuō)可以說(shuō)是一舉多得，如圖3所示。

3.2 安裝錯(cuò)誤

因?yàn)檎{(diào)諧濾波電抗器在運(yùn)行過(guò)程中用散熱的形式消耗部分諧波電流以達(dá)到吸收諧波的目的，所以有一定程度的發(fā)熱量（電抗器最高耐溫180度）。補(bǔ)償容量較大電抗器要在柜內(nèi)安裝電風(fēng)扇以便和外界進(jìn)行空氣交換。但對(duì)于電容器來(lái)說(shuō)，過(guò)應(yīng)力和過(guò)熱會(huì)縮短電容器的壽命（電容器工作溫度范圍-40—60）。所以為了將電容器的壽命達(dá)到最佳就要嚴(yán)格控制電容器的運(yùn)行環(huán)境（溫度、電壓和電流）。電容器要置于空氣流通的位置并且遠(yuǎn)離其它元件熱表面的熱輻射。當(dāng)電容器被關(guān)在關(guān)閉的柜體內(nèi)時(shí)，必須要有通風(fēng)孔使柜內(nèi)空氣自由流通。為了保證過(guò)壓力保護(hù)功能有效運(yùn)行，頂部必須留至少30mm的空隙，并且用柔性導(dǎo)線連接，并且電容器之間至少留30mm。最重要一點(diǎn)，在配電柜布局時(shí)，應(yīng)該把電抗器置于電容器上方，如圖4所示。但在實(shí)際的安裝過(guò)程中，由于安裝錯(cuò)誤，如圖5所示，導(dǎo)致電容器無(wú)法運(yùn)行。

3.3 電容器故障診斷

督凱提低壓電容器的設(shè)計(jì)主要考慮的是使用者的人身安全，當(dāng)電容器發(fā)生故障后，電容器內(nèi)部的壓力會(huì)將電容器的頂部漲開(kāi)，將電容器的內(nèi)部接線拉斷，故障電容器就退出運(yùn)行，這樣就不會(huì)將事故擴(kuò)大，也保證了人和設(shè)備的安全，環(huán)境的清潔。電容器故障示意圖如圖6所示。

4.結(jié)論

通過(guò)對(duì)督凱提低壓電容器的結(jié)構(gòu)介紹，對(duì)電容器的使用性能有了進(jìn)一步了解，為以后在化工廠中的應(yīng)用維護(hù)，及故障處理積累了更多的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：電容器 故障 處理 預(yù)防對(duì)策

中圖分類號(hào)：TM531.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0103-02

電容器是電力系統(tǒng)中大量使用的一種設(shè)備，它的合理應(yīng)用關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)的安全，同時(shí)在保證輸電質(zhì)量的情況下，它的無(wú)功補(bǔ)償性質(zhì)可有效降低能量損耗、調(diào)節(jié)整條線路的電壓。日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中，電容器故障屢見(jiàn)不鮮。一方面由于電容器屬于損耗元件，長(zhǎng)時(shí)間的工作導(dǎo)致結(jié)構(gòu)老化；另一方面主要是人為因素，操作不當(dāng)加上電容器本身設(shè)計(jì)存在缺陷，導(dǎo)致其使用壽命非常短。因而，為保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，有必要采取有效措施來(lái)應(yīng)對(duì)電容器的故障問(wèn)題，從而提高電容器的工作效率和使用壽命。

1 影響電容器運(yùn)行的因素

電容器除了生產(chǎn)質(zhì)量要過(guò)關(guān)以外，運(yùn)行時(shí)還受到許多外界因素的影響，如電壓、電流以及外界溫度等。其中伴有閃電的陰雨天、人為地操作不當(dāng)、運(yùn)行方式的調(diào)整都會(huì)導(dǎo)致電壓忽高忽低，非常不穩(wěn)定；電流的變化一般是由于一些諧波的介入，導(dǎo)致線路中可用電阻的變化。電容器存在的故障問(wèn)題，為工業(yè)生產(chǎn)和人身安全埋下了隱患。

1.1 工作電壓

工作電壓的不穩(wěn)定很大幾率導(dǎo)致電容器出現(xiàn)故障，尤其是電壓過(guò)大，超出一定范圍需要馬上斷開(kāi)回路，否則會(huì)造成整個(gè)線路的癱瘓。

1.2 工作電流與諧波

工作電流的激增原因一般分為三種情況：一是線路電壓的升高或特殊負(fù)荷的接入，使得電容器的工作電流瞬間變大，超出承載范圍；二是一些諧波、非正常頻段波的介入，引起線路中出現(xiàn)過(guò)電流，對(duì)電容器損害非常大；諧波主要是由諧波電流源產(chǎn)生，一般在非線性設(shè)備上比較常見(jiàn)；三是由于基波過(guò)電壓和諧波過(guò)電流一起引發(fā)的電容器故障。

1.3 環(huán)境溫度

電容器的正常運(yùn)行對(duì)外界環(huán)境要求比較嚴(yán)格，溫度不適中會(huì)引起不同級(jí)別的故障。電容器長(zhǎng)時(shí)間的工作產(chǎn)生大量的熱，造成自身溫度過(guò)高，電容器內(nèi)部元件極有可能燒毀，造成線路癱瘓；而如果環(huán)境溫度太低，電容器內(nèi)的油的活性無(wú)法被激發(fā)，失去絕緣作用，輕易就被線路中的高壓電流所擊穿。

2 電容器常見(jiàn)故障分析及應(yīng)對(duì)策略

2.1 對(duì)滲漏油現(xiàn)象的分析及相應(yīng)處理

電容器是全密封設(shè)備，實(shí)際生產(chǎn)的不合格或者使用時(shí)沒(méi)有及時(shí)維修，很容易造成電容器密封不嚴(yán)的現(xiàn)象。而密封不牢固出現(xiàn)最普遍的故障就是滲漏油，使得油箱內(nèi)部的油質(zhì)量不純，絕緣能力大大減弱，危害極大。由于生產(chǎn)工藝的不完善，油箱焊縫和套管處的焊接不牢固，很容易造成油泄漏。

套管處螺栓和帽蓋的焊接屬于低強(qiáng)度式的機(jī)械焊接，施加的力稍微大些就會(huì)造成脫落；有的電容器采用硬母線連接的方式，使螺栓受力，溫度變化伴隨著受力情況也發(fā)生變化，很容易破壞零件之間的連接；另外搬運(yùn)時(shí)操作不合適也會(huì)使焊縫開(kāi)裂，例如直接提套管、運(yùn)輸過(guò)程顛簸等。

為解決以上情況的發(fā)生，從而保證電容器和正常工作，檢修人員應(yīng)采取措施，加強(qiáng)管理，對(duì)不同滲漏問(wèn)題提出針對(duì)性的策略。

2.2 鼓肚現(xiàn)象的分析及處理

電容器所有故障中，鼓肚現(xiàn)象屬于最為常見(jiàn)的一種。電容器工作時(shí)，溫度會(huì)發(fā)生很大的變化，設(shè)備內(nèi)部發(fā)生劇烈的物理變化，外殼很容易發(fā)生膨脹或收縮，這也實(shí)屬正常。但當(dāng)內(nèi)部發(fā)生局部放電，絕緣油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，箱內(nèi)氣壓升高，箱壁膨脹變形，形成明顯的鼓肚現(xiàn)象。鼓肚現(xiàn)象的發(fā)生主要是由于生產(chǎn)工藝不合格，一些內(nèi)部零件質(zhì)量差，電容器油起不到絕緣效果，另外工作場(chǎng)強(qiáng)要求嚴(yán)格，普通的車間生產(chǎn)很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，這樣生產(chǎn)出來(lái)的電容器，在實(shí)際應(yīng)用中，電極邊緣、拐角和引線與極板接觸處，場(chǎng)強(qiáng)和電流過(guò)大很容易擊穿熔絲或過(guò)熱燒傷絕緣。此外，過(guò)電壓很容易造成線路中的局部放電現(xiàn)象，對(duì)電容器損壞相當(dāng)大。所以選取電容器一定要把好進(jìn)貨關(guān)，避免因鼓肚而減少電容器的使用壽命。

2.3 保護(hù)動(dòng)作及其處理

電容器的運(yùn)行需要接入三相電，電容的不同很容易造成三相電流不穩(wěn)定，使電容器跳閘而斷開(kāi)整個(gè)回路；一部分電容器采用的是熔斷器保護(hù)，一些故障的發(fā)生使熔斷器熔絲熔斷；人為操作不當(dāng)，致使電容器產(chǎn)生過(guò)電壓，觸動(dòng)保護(hù)保護(hù)裝置，跳開(kāi)斷路器。因此，應(yīng)對(duì)不同情況的保護(hù)動(dòng)作，可以采取相應(yīng)的處理辦法：

（1）電容器使用久了，電容值會(huì)發(fā)生改變，要派專業(yè)人員定期檢測(cè)與維修。

（2）為解決三相容量分配不均的現(xiàn)象，在安裝電容器組之前，對(duì)電容量要進(jìn)行有效地計(jì)算，使三相誤差不超過(guò)某一相電容量的5%；裝有繼電保護(hù)的裝置，對(duì)運(yùn)行電流都有一定的限制，最初調(diào)試時(shí)應(yīng)平衡電流誤差，減少保護(hù)裝置的運(yùn)行次數(shù)；為避免類似情況的在發(fā)生，應(yīng)測(cè)量電容器極對(duì)外殼絕緣電阻，大小不應(yīng)不低于2000 MΩ。

（3）電容器只有在額定電壓下，才能最大限度發(fā)揮其功能。線路電壓過(guò)高、過(guò)低，電容器都達(dá)不到預(yù)定的效果，時(shí)間久了，還會(huì)造成電容器損壞，減少其使用壽命。

（4）采用熔斷器作電容器保護(hù)時(shí)，對(duì)熔體的材料選擇要慎重，一般熔體的額定電流不應(yīng)超出電容器額定電流的30%；高次諧波和涌流對(duì)電容器影響非常大，在上電容器上安裝串聯(lián)電抗器，可以有效解決類似問(wèn)題。

2.4 爆炸的原因分析及處理

電容器外殼材料的機(jī)械韌度比較適中，承載能力有限，當(dāng)電容器內(nèi)部極間游離放電，電容器極間被擊穿，殼內(nèi)能量瞬間升高，很容易沖破外殼造成爆炸。爆炸的能量源泉是并聯(lián)的電力電容器的放電電流。此時(shí)，保護(hù)裝置運(yùn)行，避免引發(fā)線路中其他電容器的爆炸，引發(fā)一連串事故的發(fā)生。

近年來(lái)，由于生產(chǎn)工藝上的完善，電容器很少出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。電容器配備相對(duì)應(yīng)電流的熔體，其安秒特性就會(huì)非常小，能量不足以沖破油箱。由于故障電流受到限制，星形接線的電容器組也很少發(fā)生爆炸現(xiàn)象。我們可以看出熔絲保護(hù)對(duì)電容器的正常運(yùn)行有著很大的作用，只要其配置適當(dāng)，安秒特性小雨爆裂特性，就能有效防止爆炸現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生。另外，紙膜和全膜電容器的極間擊穿短路引發(fā)原因相同，但是工作原理卻是不同。局部放電后，絕緣紙?jiān)诟邷叵绿蓟?，絕緣性能減弱，且會(huì)產(chǎn)生大量氣體，沖破油箱，發(fā)生爆炸。在高溫下，全膜電容器的薄膜開(kāi)始熔化，兩端電極隔著薄膜家畜，不會(huì)產(chǎn)生放電和化學(xué)反應(yīng)，更不會(huì)引起爆炸，所以全膜電容器具有防爆功能。

2.5 電容器溫度過(guò)高的處理

很多原因都會(huì)導(dǎo)致電容器溫度過(guò)高而引發(fā)故障。其主要原因是由于線路電壓過(guò)高，造成高次諧波的流入，使電容器電流超過(guò)額定工作電流。另外，由于工作環(huán)境的限制，電容器介質(zhì)損耗、不斷老化，導(dǎo)致電容器溫升過(guò)高，進(jìn)而影響其使用壽命。

一般來(lái)說(shuō)，氣候變化和電容器工作效率的大小都會(huì)造成電容器室的環(huán)境溫度發(fā)生變化，應(yīng)在電容器高度的2/3處（散熱條件最差處）裝設(shè)溫度計(jì)，外殼處粘貼示溫蠟片，指派專門(mén)人員定期觀察，溫度異常時(shí)，采取必要的通風(fēng)、降溫措施，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，保證電容器的正常運(yùn)行。

2.6 電容器異常響聲及處理

假如電容器工作時(shí)發(fā)出特殊響聲，說(shuō)明設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了故障。如運(yùn)行時(shí)伴有“滋滋”聲，則表示極板尖端在放電。而“咕咕”聲是設(shè)備發(fā)出的危險(xiǎn)警報(bào)，表明電容器外部或內(nèi)部有局部放電，極板馬上被擊穿，因此立即停止運(yùn)行，查找原因。

處理類似問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先斷開(kāi)電源及電容器的上、下刀閘。對(duì)于有熔斷器的設(shè)備要先取下其熔絲管。然后比較重要的一步就是進(jìn)行人工放電，損耗掉線路中殘余電荷。放電時(shí)，要嚴(yán)格遵循規(guī)定的操作流程，放電直至無(wú)火花和無(wú)聲音結(jié)束。最后，將接地線恢復(fù)到原位。

即使做到以上步驟也不能保證維修的絕對(duì)安全，因?yàn)殡娙萜鲀?nèi)部斷線或熔絲熔斷，以及長(zhǎng)時(shí)間工作造成的引線接觸不良都有可能引發(fā)電容器故障。而人工放電后電容器本身還有殘余電荷，不能輕易拆卸。所以，運(yùn)行或檢修人員必須帶好絕緣手套在開(kāi)始工作，用短路線短接的方法，卸載電容器殘留載荷。此外，必要時(shí)對(duì)串聯(lián)接線的其他電容器也要進(jìn)行放電處理。總之，為避免施工的安全，造成不必要的損失，必須要把與電容器的電荷全部方盡。

3 電力電容器故障的預(yù)防措施

3.1 合理選擇電容器及其接線方式

單臺(tái)保護(hù)熔斷器在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的限制性，不能及時(shí)開(kāi)斷，加大了電容器的爆炸概率。在內(nèi)部故障發(fā)生時(shí)，單臺(tái)熔斷電容器觸發(fā)保護(hù)裝置后，熔斷電流自身的能量產(chǎn)生的氣體能使得電弧瞬間熄滅，斷開(kāi)整個(gè)電路，完成保護(hù)工作。理論上講，只要故障電容器中熔斷器能夠成功開(kāi)斷，油箱是不會(huì)爆炸的。但是由于電容器長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，滅弧管受潮發(fā)脹，熔斷器無(wú)法完成滅弧。此外還有生產(chǎn)工藝不當(dāng)或安裝不合格，尾線容易被卡住，不能迅速?gòu)棾鲩_(kāi)斷電容器。

減少電容器故障發(fā)生的有效措施，除了安裝保護(hù)裝置之外，合理的接線方法也算是一個(gè)好辦法。電容器組的接線方式有很多種，可分為雙星形接線、單星形接線、角形接線等。其中雙星形接線在實(shí)際應(yīng)用中比較普遍，而且能夠最大限度防止故障的產(chǎn)生。對(duì)比星形接線和角形接線，電容器組進(jìn)行角形接線，必須承受來(lái)自線路中的線電壓，發(fā)生故障時(shí)，三相被擊穿形成短路，之間的電流過(guò)大，能量驟升，沖破油箱的束縛，發(fā)生爆炸；而電容器采用星形接線，其中一相被擊穿時(shí)，另外兩相可以起到調(diào)節(jié)作用，限制電流，采用星形接線且中性點(diǎn)不接地的方式，不僅方法簡(jiǎn)單，可控性強(qiáng)，不受其他因素的干擾，是應(yīng)對(duì)內(nèi)部故障的一種有效解決方法。

3.2 保證合適的運(yùn)行溫度，諧波控制

（1）電容器的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度是-50℃～+55℃之間。對(duì)于我國(guó)大部分地區(qū)，電容器主要會(huì)由于溫度過(guò)高引發(fā)故障。因此，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)視和控制電容室內(nèi)的溫度，優(yōu)化其工作環(huán)境，加強(qiáng)通風(fēng)，降低室內(nèi)溫度，避免由于負(fù)荷過(guò)大造成短路或者爆炸。

（2）我國(guó)電容器安裝規(guī)定：電容器正常運(yùn)行時(shí)，電流不得超過(guò)額定電流的30%。但是隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，電網(wǎng)中存在越來(lái)越多的諧波，很容易引起電容器的電流過(guò)大。目前，為有效控制諧波，人們經(jīng)常在回路中裝設(shè)適當(dāng)參數(shù)的阻尼式限流器或串聯(lián)電抗器來(lái)避免諧波的干擾。必要時(shí)，可在電容器上串聯(lián)適當(dāng)?shù)母行噪娍箒?lái)防止過(guò)電流的產(chǎn)生。

3.3 電容器要進(jìn)行安全操作

（1）在線路停電和全線復(fù)送電時(shí)，要按規(guī)定的步驟對(duì)電容器進(jìn)行操作，電容器開(kāi)關(guān)和各路出線開(kāi)關(guān)的操作順序不能亂，停電時(shí)應(yīng)先斷電容器，后斷開(kāi)各線路；復(fù)送電時(shí)，先合各線路，再合電容器。

（2）全線出現(xiàn)事故停電時(shí)，應(yīng)保持電容器的處于關(guān)閉狀態(tài)。

（3）電容器斷路器跳閘后，沒(méi)查明故障原因不得強(qiáng)送電，如果熔絲損壞，不得更換熔絲送電。

（4）電容器放電時(shí)，一定要放盡，至少應(yīng)放電3 min。合閘后如果線路存在大量電荷，強(qiáng)大的電流沖擊很容易引起爆炸。

（5）為了檢查、修理的需要，維修人員一定要帶絕緣手套，避免接近電容器時(shí)，對(duì)人生安全造成威脅。

3.4 加強(qiáng)巡視和檢查

對(duì)運(yùn)行中的電容器組應(yīng)進(jìn)行日常巡視檢查，排除設(shè)備故障和安全隱患。在發(fā)生熔絲熔斷、斷路器掉閘等現(xiàn)象后，要及時(shí)報(bào)告上級(jí)，進(jìn)行斷電維修，必要時(shí)更換設(shè)備。

（1）變電站的工作人員要擔(dān)負(fù)起責(zé)任，堅(jiān)持電容器組的日常巡視檢查，做好相應(yīng)的維修工作。針對(duì)電容器受溫度影響較為嚴(yán)重這一特點(diǎn)，夏季的巡視工作安排在中午進(jìn)行，其他季節(jié)可在電網(wǎng)電壓最高時(shí)進(jìn)行；如果一些必要的檢查需要斷電，可以和業(yè)主協(xié)商進(jìn)行短時(shí)間停電。實(shí)際檢查時(shí)，首先觀察有無(wú)漏油的痕跡，電容器內(nèi)部是否有奇怪的聲音，以及示溫蠟片的熔化情況；針對(duì)容易出現(xiàn)故障的部位，檢查時(shí)應(yīng)該多加注意，如電容器外殼、熔絲等；利用溫度表、電壓表、電流表等有效數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，排除故障。人工放電時(shí)，值班人員注意相應(yīng)的保護(hù)措施，懸掛臨時(shí)接地線。

（2）一般來(lái)說(shuō)，電容器組需要每個(gè)月都進(jìn)行一次停電檢查。除日常檢查任務(wù)外，還要細(xì)微觀察零部件的松緊及接觸情況，；檢查線路是否存在潛在的缺陷；清理電容器的內(nèi)部微塵，以免灰塵阻礙極板間的絕緣效果；保護(hù)裝置中的接地線是否著地；檢查繼電保護(hù)裝置的彈簧是否能正常彈起；檢查電容器組的斷路器、饋線等

（3）當(dāng)電容器組保護(hù)裝置工作后，斷開(kāi)電容器組開(kāi)關(guān)，立即進(jìn)行特殊巡視檢查。室外運(yùn)行的電容器組，更容易受惡劣天氣的影響，應(yīng)加大巡查和定期檢修力度。必要時(shí)應(yīng)重新對(duì)電容器進(jìn)行性能檢測(cè)，對(duì)于熔絲熔斷、斷路器跳閘等類似故障，找不出原因之前不能合上電容器開(kāi)關(guān)，避免燒壞電容器組的其他設(shè)備。

4 結(jié)論

電容器常見(jiàn)故障分有滲漏油現(xiàn)象，鼓肚現(xiàn)象，保護(hù)動(dòng)作，爆炸，電容器溫度過(guò)高，電容器異常響聲等，針對(duì)這些問(wèn)題提出了解決對(duì)策。為了做到防治結(jié)合從合理選擇電容器及其接線方式；保證合適的運(yùn)行溫度，諧波控制；電容器要進(jìn)行安全操作；加強(qiáng)巡視和檢查四個(gè)方面提出了電力電容器故障的預(yù)防措施。

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