补偿电容器故障原因分析

补偿电容器故障原因分析

丁保凯

(国网山西省电力公司运城供电公司山西运城044000)

摘要：传统的电力电容器检测通常为停电离线试验，停电离线试验不仅影响了无功补偿装置的可利用率，而且不能准确反映其在运行中的状态，从近几年国内外状态监测技术的发展来看，多数监测系统功能较为单一，监测的状态量较少，设备的故障诊断仅局限于超标预警，其故障分析及定位都要由运维人员凭借以往经验来完成，诊断水平与运维人员的专业水平有直接关系。基于此，本文主要对补偿电容器故障原因进行了简要的分析，以供参考。

关键词：补偿电容器；故障；原因分析

引言

电容器被损坏的情况包含多种状况，对造成电容器损坏进行了分析，不论从设计、安装、运行管理、产品质量等各个方面都存在一定问题，应引起重视。

1补偿电容器故障原因

1.1电网背景谐波、谐波源的影响

国民经济发展迅猛，电网中谐波源增多，主要以变压器铁磁非线性负载、电弧炉等非线性、冲击性负载、各类交直流换流设备为主，谐波源产生的谐波电流注入电网，会对电容器运行产生较大的影响，主要是谐波分量引起运行中的电容器附加发热和过电压造成设备损坏、电容器发生谐波谐振造成设备损坏。

1.2渗漏

电容器是全密封装置，如果密封不严，空气、水分和杂质就可能进入油箱内部，造成极大危害，因此电容器是不允许发生油的渗漏。一般发生油渗漏的部位主要是油箱与套管的焊缝，发生渗漏的主要原因是焊接工艺不良。另外国内制造厂对电容器作密封试验的要求不严格，试验是采用加热到75℃保持2h的加热试验而不是逐台试验。相对照美国西屋公司是采用85℃8h加热试验，法国西门子公司是采用95℃6h加热试验。由于国外产品通过严格的试验，因此很少出现渗漏现象。套管渗油的部位一是根部法兰，二是帽盖和螺栓等焊口，渗漏的原因有加工工艺问题，也有结构设计和人为的原因。螺栓与帽盖应该构成整体，如焊接质量差，对螺丝紧力时紧力稍大就会引起焊缝断裂。变电站中多是采用硬母线联接，温度变化时母线温度变化而膨胀和收缩，就会使螺杆受力，很容易将螺杆焊口拉开。此外，搬运电容器如果是采用直接提套管的方法以及运输过程中包装质量不好，也会使套管的焊缝破裂而引起渗漏。

1.3鼓肚

鼓肚就是油箱膨胀电容器油箱随温度变化发生少许鼓胀和收缩是正常现象，但是当内部发生放电，绝缘油将产生大量气体，而使箱壁变形，形成明显的鼓肚现象。发生鼓肚的电容器已经不能再用，而且不能修复，应拆下更换新电容器。造成鼓肚的原因主要是产品质量问题。过去绝缘纸、铝箔质量差，浸渍液不是吸气性的电容器油，又没经过严格的净化处理，加之在设计上追求比特性的指标，工作场强选择较高。这样就造成低质量的产品在高电场下运行，以致发生大批电容器鼓肚、元件击穿和熔丝动作的故障。

1.4电容器后期运行的安全隐患

（1）电容器不具备滤波功能，并且由于并补电容器的构造与滤波电容器不同，所以若有谐波注入到其中还会造成电容器烧毁，尤其在大电机启动瞬间，会产生大量的谐波电流，瞬间就有可能烧毁电容器；（2）并联电容器改变了系统阻抗，设计时可以尽量避免其与系统谐振，但由于负荷工作在不同状态，系统的阻抗是在变化的，因此就有可能因增加了并联电容器而造成系统产生串并联谐振，造成大规模烧毁设备；（3）电容器补偿具有软特性，因为电容器的出力是与电网电压的平方成正比的，所以当电网电压变化时，电容器出力的变化更加明显。而且，当电网电压降低时，需要靠容性无功来支撑电网电压，而此时电容器的出力反而降低了，没办法有效支撑电压；反之，当电网电压升高时，需要靠感性无功来拉低电网电压，但这时电容器的出力反而增大了，加剧了电网的升高，使系统故障扩大。（4）在系统正常运行的情况下，电容器还可进行正常补偿，但当系统发生故障时，其不仅不能有效抑制系统的故障，并且可能会扩大系统故障，扩大事故。

2补偿电容器故障有效措施

2.1电容量诊断标准及要求

根据国家电网公司《电网设备状态检修技术标准汇编》中电力电容器装置状态评价导则，对电力电容器电容量变化率的故障阈值进行设定：若电容量变化率小于注意状态设定值，则判定电力电容器成套装置的运行正常；若电容量变化率超过该设定值，则将设备列入注意状态，加强后续监视；若电容量变化率超过告警阈值，则发出异常告警信号，或根据现场运行要求，向出线断路器发跳闸信号。

2.2故障处理

电容器故障后，故障检验项目不齐全，导致电容器故障定位不准，无法及时消除缺陷，影响了电容器运行可靠性。目前电网电容器故障检验主要做电容器耐压试验、电容量试验，缺乏对配套设备（放电线圈、避雷器等）、一二次电缆的系统性故障检查，导致无法准确判断故障原因，无法及时消除设备故障。如某110kV变电站10kV集合式电容器组，组容量为6000kvar，采用开口三角保护，故障现象是投入运行1h后，开口三角保护动作，检修人员多次去设备现场开展故障检测，电容量单一指标始终满足国标要求，检修人员判断电容器设备正常，可以投入，但投入运行后，故障现象依旧，后要求检修人员对放电线圈进行比差、角差试验和二次保护电缆接线、绝缘检查，检查发现B相放电线圈电压比误差值超出0.5%，而为防止开口三角保护误动作，要求放电线圈电压比差一致性要好，由于放电线圈的问题导致电容器开口三角保护误动作，这种问题单纯靠做电容量试验是无法发现的。电容器容量测试用仪器精度不佳会导致电容器故障检验出现错误结论，导致电容器故障无法准确发现和消除。

2.3电容器成套装置专用保护

电网内常用的电容器专用保护主要有开口三角保护、相电压差动保护、桥差不平衡电流保护，主要根据不同电压等级、不同电容器组容量、电容器接线方式等来选择，上述保护方式均存在保护盲区，造成电容器对称性故障时，保护不能正确保护。电容器成套装置用干式串联电抗器、放电线圈均无保护，在设备故障时易出现事故扩大化，给变电站现场带来较大的安全运行隐患，给电容器成套装置运行可靠性带来较大的安全隐患。

结束语

功率因数补偿电容器与无源滤波电容器是有区别的，交流滤波电容器，在使用时一般都是和滤波电抗器配合使用。交流滤波电容器，是专门用来处理高次谐波的。由于滤波电容器尽量通过谐波，因此发热严重，要求能够通过额定电流的1.6-2.5倍，而功率因数补偿用电容器，串联电抗器起到抑制谐波的作用，通过的谐波不大，过载不严重，允许通过1.3倍的额定电流。滤波电容器为了能够承受大的过载，相邻两层铝锌膜之间的绝缘膜厚度9微米，而普通电容器补偿用电容器，绝缘膜厚度8微米即可。

参考文献:

[1]魏超峰,张博,唐钰政,蒋建东,李琼林.无功补偿电容器常见故障分析与预防[J].电力电容器与无功补偿,2017,38(04):110-114.

[2]薛峰,王亮,谢夏寅,朱正风,孟屹华.变压器区内故障并联补偿电容器谐波电流对差动保护的影响[J].电力系统自动化,2015,39(08):159-163.

[3]韩旭,段晓波,贾萌,张福民,周文.补偿电容器和串联电抗器的故障分析及整改措施[J].电力电容器与无功补偿,2013,34(05):75-80.

[4]祁胜利,赵海纲,钱锋.500kV线路串联补偿电容器组的接线方式及保护[J].电力系统保护与控制,2010,38(04):63-67+73.

[5]李晔,井伟.超高压输电线路串联补偿电容器的运行分析[J].电力电容器,2006(04):8-12+20.