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電容器分類及影響電容器運(yùn)行的主要因素
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作者:champzon
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電力電容器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，在系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)電容器的投切來(lái)控制系統(tǒng)的無(wú)功功率，從而減少運(yùn)行中損耗的電能，達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電容器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因本身缺陷或者系統(tǒng)工況運(yùn)行等原因出現(xiàn)漏油、膨脹變形、甚至“群爆”等故障，若無(wú)查出電容器故障原因，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行將造成嚴(yán)重威脅。
0引言
電力電容器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，在系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)電容器的投切來(lái)控制系統(tǒng)的無(wú)功功率，從而減少運(yùn)行中損耗的電能，達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電容器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因本身缺陷或者系統(tǒng)工況運(yùn)行等原因出現(xiàn)漏油、膨脹變形、甚至“群爆”等故障，若無(wú)查出電容器故障原因，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行將造成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)電容器運(yùn)行故障進(jìn)行分析處理顯得至關(guān)重要。
1電力電容器的種類
電力電容器的種類很多，按電壓等級(jí)分可分為高、低壓兩種;按相數(shù)分可分為單相和三相;按安裝方式分為戶內(nèi)式與戶外式;按所用介質(zhì)又可分為固體介質(zhì)與液體介質(zhì)兩種，固體介質(zhì)包括電容器紙、電纜紙和聚丙烯薄膜等，液體介質(zhì)包括電容器油、氯化聯(lián)苯、蓖麻油、硅油、十二烷基苯和礦物油。
2影響電力電容器運(yùn)行的因素
2.1運(yùn)行的電壓電容器的無(wú)功功率、發(fā)熱和損耗正比于其運(yùn)行電壓的平方。長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行會(huì)使電容器溫度過(guò)高，加速絕緣介質(zhì)的老化而縮短電容器的使用壽命甚至損壞。在運(yùn)行過(guò)程中，由于電壓調(diào)整、負(fù)荷變化或者倒閘操作等一系列因素引起系統(tǒng)的波動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)電壓，如果作用時(shí)間較短，對(duì)電容器的影響不大，但是不能超過(guò)允許過(guò)電壓的時(shí)間限度。
2.2運(yùn)行的溫度電容器的運(yùn)行溫度過(guò)高，會(huì)加速介質(zhì)的老化影響其使用壽命，甚至?xí)痣娙萁橘|(zhì)的擊穿，造成電容器的損壞。可見，溫度是保證電容器安全穩(wěn)定運(yùn)行和正常使用壽命的重要條件之一。因此，運(yùn)行中必須始終確保電容器工作在允許溫度內(nèi)。
2.3運(yùn)行的電流電容器運(yùn)行中的過(guò)電流，除了由過(guò)電壓引起的工頻過(guò)電流外，還有由電網(wǎng)高次諧波電壓引起的過(guò)電流。所以，通常在電容器的設(shè)計(jì)中，允許長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)電流倍數(shù)是1.3，即可超出額定電流的30%長(zhǎng)期運(yùn)行。其中10%是允許工頻過(guò)電流，另外的20%則是給高次諧波電壓引起的過(guò)電流所留的。
3常見的電容器故障
3.1異響
電容器是一種無(wú)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的靜止電器。正常情況下，電容器運(yùn)行是無(wú)任何聲響的。當(dāng)電容器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生發(fā)電的聲音及其它異常聲響，此時(shí)應(yīng)立刻停運(yùn)檢查。
3.2外殼膨脹變形
當(dāng)電容器長(zhǎng)期處于過(guò)電壓或者過(guò)電流運(yùn)行時(shí)，由于內(nèi)部絕緣擊穿放電及介質(zhì)分解出大量游離氣體，會(huì)使密封的電容器外殼內(nèi)部壓力驟增，從而導(dǎo)致外殼鼓起變形，這是電容器產(chǎn)生故障的征兆，此時(shí)必須予以重視并及時(shí)處理。
3.3滲漏油
這是電容器最常見的故障現(xiàn)象，一般是由于電容器自身質(zhì)量問(wèn)題、缺乏運(yùn)行維護(hù)所導(dǎo)致的。電容器出現(xiàn)漏油現(xiàn)象應(yīng)特別注意其運(yùn)行狀況，定期試驗(yàn)，條件允許應(yīng)盡早更換新的電容器。
3.4運(yùn)行溫度過(guò)高
長(zhǎng)時(shí)間過(guò)壓過(guò)流運(yùn)行，室內(nèi)通風(fēng)條件差常常會(huì)引起電容器運(yùn)行溫度過(guò)高。此外，電容器內(nèi)部介質(zhì)老化、絕緣擊穿等故障也會(huì)導(dǎo)致電容器運(yùn)行溫度升高。運(yùn)行中若室內(nèi)環(huán)境溫度正常，電容器溫度仍處于高溫裝備，則電容器應(yīng)立刻停運(yùn)試驗(yàn)檢查。
3.5絕緣子閃絡(luò)放電
電容器絕緣子表面過(guò)臟或有裂紋的時(shí)候，會(huì)有閃絡(luò)放電現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)電容器進(jìn)行檢查清掃。
3.6爆炸
當(dāng)電容器內(nèi)部元件或者外部絕緣出現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷時(shí)，電容器會(huì)因內(nèi)部釋放很大的能量而爆炸，這是最嚴(yán)重電容器的故障。
4電容器故障實(shí)例分析
4.1事故經(jīng)過(guò)
某變電站10kV電容器室發(fā)生電容器爆炸起火事故?，F(xiàn)場(chǎng)在聽到電容器室一聲爆炸聲后，第一時(shí)間切了電容器組的電源并滅火。事后發(fā)現(xiàn)，挨著故障起火的電容器在墻壁上有明顯的灼燒痕跡，相鄰的兩個(gè)電容器也被燒壞。
4.2事故原因分析
根據(jù)事故發(fā)生后的現(xiàn)場(chǎng)勘查，起火的那個(gè)電容器的熔斷器已斷開，熔體的導(dǎo)線落在電容器的外殼上，并在接觸處發(fā)現(xiàn)明顯的放電痕跡。該電容器組是單星形接線，設(shè)置了過(guò)壓、失壓和過(guò)流保護(hù)，還裝設(shè)了保護(hù)單個(gè)電容器的專用的噴逐式熔斷器。但由于該電容器組沒(méi)有設(shè)置三相不平衡保護(hù)，所以當(dāng)某一個(gè)電容器的熔斷器熔斷時(shí)，電容器組開關(guān)不跳閘。電容器熔斷器熔斷后，熔絲導(dǎo)線落在電容器外殼在一般情況下是不會(huì)使該電容器帶電的。但在發(fā)生故障之前一段很短的時(shí)間，該站一條10kV線路發(fā)生了單相接地故障。此時(shí)出現(xiàn)了周期性熄滅和復(fù)燃的電弧，對(duì)地產(chǎn)生的過(guò)電壓很大，相當(dāng)于相電壓。這個(gè)電壓通過(guò)電容器的中性點(diǎn)、接地的電容器外殼、熔絲的導(dǎo)線直接加到電容器，造成該電容器內(nèi)部元件擊穿爆炸起火。
4.3事故總結(jié)
在分析電容器爆炸起火原因的時(shí)候，不能只考慮電容器的內(nèi)部因素，應(yīng)當(dāng)分析事故發(fā)生前系統(tǒng)的狀態(tài)與保護(hù)動(dòng)作的情況，再進(jìn)行判斷;電容器組的設(shè)計(jì)安裝中，所選熔斷器的防擺裝置絕緣管長(zhǎng)度不宜太短，盡可能收緊熔體尾線，以免出現(xiàn)事故中出現(xiàn)的狀況;應(yīng)盡量采取雙星形接線，配置三相不平衡保護(hù)。單星形接線出現(xiàn)單相熔體熔斷時(shí)，必須立刻將電容器組退出運(yùn)行，必要時(shí)還應(yīng)在單相接地的情況下聯(lián)跳電容器組開關(guān)。
5結(jié)論
在日常運(yùn)行中，電容器損壞的原因有很多，切電容器組產(chǎn)生的過(guò)電壓，電容器投入時(shí)產(chǎn)生的涌流，諧波超標(biāo)引起的過(guò)電流以及電容器產(chǎn)品本身質(zhì)量問(wèn)題等都會(huì)導(dǎo)致電容器的老化，過(guò)熱和內(nèi)部元件損壞。因此，建議采取以下措施增強(qiáng)電容器運(yùn)行的安全性：安裝時(shí)盡量采用質(zhì)量較好的電容器，并加裝金屬氧化物避雷器以防止電容器內(nèi)部擊穿;采用單相熔斷器保護(hù)，以確保系統(tǒng)運(yùn)行中及時(shí)斷開故障電容器;保證對(duì)電容器進(jìn)行定期檢查試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)滲漏油電容器立即退運(yùn)，發(fā)現(xiàn)變值電容立刻更換;電容器組盡量采用中性點(diǎn)不接地的雙星形接線，并采用雙星形零流平衡保護(hù)。電容器是保證電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和電能質(zhì)量的重要設(shè)備，電容器的定期進(jìn)行維護(hù)檢修對(duì)保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是必不可少的。
參考文獻(xiàn)
[1]方旭初.10kV并聯(lián)電容器組故障的分析[J].華東電力，1994(7).
[2]吳瓊.集合式并聯(lián)電容器組運(yùn)行中常見的故障[J].電力電容器，2004.
[3]倪學(xué)鋒，吳伯華，王勇.現(xiàn)場(chǎng)電容組試驗(yàn)的問(wèn)題與改進(jìn)[J].高電壓技術(shù)，2006.
電力電容器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，在系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)電容器的投切來(lái)控制系統(tǒng)的無(wú)功功率，從而減少運(yùn)行中損耗的電能，達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電容器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因本身缺陷或者系統(tǒng)工況運(yùn)行等原因出現(xiàn)漏油、膨脹變形、甚至“群爆”等故障，若無(wú)查出電容器故障原因，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行將造成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)電容器運(yùn)行故障進(jìn)行分析處理顯得至關(guān)重要。
1電力電容器的種類
電力電容器的種類很多，按電壓等級(jí)分可分為高、低壓兩種;按相數(shù)分可分為單相和三相;按安裝方式分為戶內(nèi)式與戶外式;按所用介質(zhì)又可分為固體介質(zhì)與液體介質(zhì)兩種，固體介質(zhì)包括電容器紙、電纜紙和聚丙烯薄膜等，液體介質(zhì)包括電容器油、氯化聯(lián)苯、蓖麻油、硅油、十二烷基苯和礦物油。
2影響電力電容器運(yùn)行的因素
2.1運(yùn)行的電壓電容器的無(wú)功功率、發(fā)熱和損耗正比于其運(yùn)行電壓的平方。長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行會(huì)使電容器溫度過(guò)高，加速絕緣介質(zhì)的老化而縮短電容器的使用壽命甚至損壞。在運(yùn)行過(guò)程中，由于電壓調(diào)整、負(fù)荷變化或者倒閘操作等一系列因素引起系統(tǒng)的波動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)電壓，如果作用時(shí)間較短，對(duì)電容器的影響不大，但是不能超過(guò)允許過(guò)電壓的時(shí)間限度。
2.2運(yùn)行的溫度電容器的運(yùn)行溫度過(guò)高，會(huì)加速介質(zhì)的老化影響其使用壽命，甚至?xí)痣娙萁橘|(zhì)的擊穿，造成電容器的損壞。可見，溫度是保證電容器安全穩(wěn)定運(yùn)行和正常使用壽命的重要條件之一。因此，運(yùn)行中必須始終確保電容器工作在允許溫度內(nèi)。
2.3運(yùn)行的電流電容器運(yùn)行中的過(guò)電流，除了由過(guò)電壓引起的工頻過(guò)電流外，還有由電網(wǎng)高次諧波電壓引起的過(guò)電流。所以，通常在電容器的設(shè)計(jì)中，允許長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)電流倍數(shù)是1.3，即可超出額定電流的30%長(zhǎng)期運(yùn)行。其中10%是允許工頻過(guò)電流，另外的20%則是給高次諧波電壓引起的過(guò)電流所留的。
3常見的電容器故障
3.1異響
電容器是一種無(wú)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的靜止電器。正常情況下，電容器運(yùn)行是無(wú)任何聲響的。當(dāng)電容器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生發(fā)電的聲音及其它異常聲響，此時(shí)應(yīng)立刻停運(yùn)檢查。
3.2外殼膨脹變形
當(dāng)電容器長(zhǎng)期處于過(guò)電壓或者過(guò)電流運(yùn)行時(shí)，由于內(nèi)部絕緣擊穿放電及介質(zhì)分解出大量游離氣體，會(huì)使密封的電容器外殼內(nèi)部壓力驟增，從而導(dǎo)致外殼鼓起變形，這是電容器產(chǎn)生故障的征兆，此時(shí)必須予以重視并及時(shí)處理。
3.3滲漏油
這是電容器最常見的故障現(xiàn)象，一般是由于電容器自身質(zhì)量問(wèn)題、缺乏運(yùn)行維護(hù)所導(dǎo)致的。電容器出現(xiàn)漏油現(xiàn)象應(yīng)特別注意其運(yùn)行狀況，定期試驗(yàn)，條件允許應(yīng)盡早更換新的電容器。
3.4運(yùn)行溫度過(guò)高
長(zhǎng)時(shí)間過(guò)壓過(guò)流運(yùn)行，室內(nèi)通風(fēng)條件差常常會(huì)引起電容器運(yùn)行溫度過(guò)高。此外，電容器內(nèi)部介質(zhì)老化、絕緣擊穿等故障也會(huì)導(dǎo)致電容器運(yùn)行溫度升高。運(yùn)行中若室內(nèi)環(huán)境溫度正常，電容器溫度仍處于高溫裝備，則電容器應(yīng)立刻停運(yùn)試驗(yàn)檢查。
3.5絕緣子閃絡(luò)放電
電容器絕緣子表面過(guò)臟或有裂紋的時(shí)候，會(huì)有閃絡(luò)放電現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)電容器進(jìn)行檢查清掃。
3.6爆炸
當(dāng)電容器內(nèi)部元件或者外部絕緣出現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷時(shí)，電容器會(huì)因內(nèi)部釋放很大的能量而爆炸，這是最嚴(yán)重電容器的故障。
4電容器故障實(shí)例分析
4.1事故經(jīng)過(guò)
某變電站10kV電容器室發(fā)生電容器爆炸起火事故?，F(xiàn)場(chǎng)在聽到電容器室一聲爆炸聲后，第一時(shí)間切了電容器組的電源并滅火。事后發(fā)現(xiàn)，挨著故障起火的電容器在墻壁上有明顯的灼燒痕跡，相鄰的兩個(gè)電容器也被燒壞。
4.2事故原因分析
根據(jù)事故發(fā)生后的現(xiàn)場(chǎng)勘查，起火的那個(gè)電容器的熔斷器已斷開，熔體的導(dǎo)線落在電容器的外殼上，并在接觸處發(fā)現(xiàn)明顯的放電痕跡。該電容器組是單星形接線，設(shè)置了過(guò)壓、失壓和過(guò)流保護(hù)，還裝設(shè)了保護(hù)單個(gè)電容器的專用的噴逐式熔斷器。但由于該電容器組沒(méi)有設(shè)置三相不平衡保護(hù)，所以當(dāng)某一個(gè)電容器的熔斷器熔斷時(shí)，電容器組開關(guān)不跳閘。電容器熔斷器熔斷后，熔絲導(dǎo)線落在電容器外殼在一般情況下是不會(huì)使該電容器帶電的。但在發(fā)生故障之前一段很短的時(shí)間，該站一條10kV線路發(fā)生了單相接地故障。此時(shí)出現(xiàn)了周期性熄滅和復(fù)燃的電弧，對(duì)地產(chǎn)生的過(guò)電壓很大，相當(dāng)于相電壓。這個(gè)電壓通過(guò)電容器的中性點(diǎn)、接地的電容器外殼、熔絲的導(dǎo)線直接加到電容器，造成該電容器內(nèi)部元件擊穿爆炸起火。
4.3事故總結(jié)
在分析電容器爆炸起火原因的時(shí)候，不能只考慮電容器的內(nèi)部因素，應(yīng)當(dāng)分析事故發(fā)生前系統(tǒng)的狀態(tài)與保護(hù)動(dòng)作的情況，再進(jìn)行判斷;電容器組的設(shè)計(jì)安裝中，所選熔斷器的防擺裝置絕緣管長(zhǎng)度不宜太短，盡可能收緊熔體尾線，以免出現(xiàn)事故中出現(xiàn)的狀況;應(yīng)盡量采取雙星形接線，配置三相不平衡保護(hù)。單星形接線出現(xiàn)單相熔體熔斷時(shí)，必須立刻將電容器組退出運(yùn)行，必要時(shí)還應(yīng)在單相接地的情況下聯(lián)跳電容器組開關(guān)。
5結(jié)論
在日常運(yùn)行中，電容器損壞的原因有很多，切電容器組產(chǎn)生的過(guò)電壓，電容器投入時(shí)產(chǎn)生的涌流，諧波超標(biāo)引起的過(guò)電流以及電容器產(chǎn)品本身質(zhì)量問(wèn)題等都會(huì)導(dǎo)致電容器的老化，過(guò)熱和內(nèi)部元件損壞。因此，建議采取以下措施增強(qiáng)電容器運(yùn)行的安全性：安裝時(shí)盡量采用質(zhì)量較好的電容器，并加裝金屬氧化物避雷器以防止電容器內(nèi)部擊穿;采用單相熔斷器保護(hù)，以確保系統(tǒng)運(yùn)行中及時(shí)斷開故障電容器;保證對(duì)電容器進(jìn)行定期檢查試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)滲漏油電容器立即退運(yùn)，發(fā)現(xiàn)變值電容立刻更換;電容器組盡量采用中性點(diǎn)不接地的雙星形接線，并采用雙星形零流平衡保護(hù)。電容器是保證電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和電能質(zhì)量的重要設(shè)備，電容器的定期進(jìn)行維護(hù)檢修對(duì)保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是必不可少的。
參考文獻(xiàn)
[1]方旭初.10kV并聯(lián)電容器組故障的分析[J].華東電力，1994(7).
[2]吳瓊.集合式并聯(lián)電容器組運(yùn)行中常見的故障[J].電力電容器，2004.
[3]倪學(xué)鋒，吳伯華，王勇.現(xiàn)場(chǎng)電容組試驗(yàn)的問(wèn)題與改進(jìn)[J].高電壓技術(shù)，2006.
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