电容器损坏事故分析

摘要：针对10 kV并联电容器集中补偿装置因过电压损坏事故，结合变电站之运行方式进行分析，并提出了相应之解决办法[阳光电子学校维修专家友情提示]。

关键词：电容器；集中补偿；过电压

中图分类号：TM531.1　文献标识码：B 　文章编号：1003-0867(2007)04-0023-02

某110 kV变电站为无人值守站，装设10 kV并联电容器成套补偿装置，于2003年8月安装并投运[阳光电子学校维修专家友情提示]。2006年4月，检修人员对该装置进行春季预防性试验时，发现分组电压电容器2C、3C、4C集合式并联电容器鼓肚、壳体严重变形，4L电抗器器身大面积发黑，其中4C变形 为严重[阳光电子学校维修专家友情提示]。于是，与设备厂家联系，进行了更换并加装了保护装置[阳光电子学校维修专家友情提示]。同时，对此次事故进行了分析[阳光电子学校维修专家友情提示]。

1 故障原因分析

1.1 装置配置

该站集中补偿装置采用室外防护箱布置方式，VQC自动无功控制装置，在主控制室内，电容器、电抗器、分组开关等设备安装在防护箱内，补偿容量5000 kvar，配置6%干式串联铁芯限流电抗器，分成4组自动投切，每组1250 kvar，三相集合式并联电容器（内熔丝保护）[阳光电子学校维修专家友情提示]。详细配置如图1所示，其中，QS为隔离开关，FV为金属氧化物避雷器[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图1　一次接线图

1.2 原因分析

从故障之现状可以判断出，此次故障是由于分组电容器2C、3C、4C和4L电抗器内部长期发热导致之，从过电压、电容器之布置方式和运行方式出发，结合运行记录，进行了原因分析[阳光电子学校维修专家友情提示]。

如图2所示，该110 kV变电站35 kV出线1回，主供35 kV某农业变电站（以下简称A站）；10 kV出线6回，其中，工业专线2回，与A站之10 kV联络线1回[阳光电子学校维修专家友情提示]。正常运行方式下，A站2台主变压器停运，通过10 kV联络线带其全部负荷；非正常运行方式下，35 kV电源进线2向A站供电，启用2台主变压器，且通过10 kV联络线，向110 kV变电站10 kV母线供电[阳光电子学校维修专家友情提示]。110 kV变电站和A站所带负荷中，农业负荷占有较大比重[阳光电子学校维修专家友情提示]。由于农业线路长，供电半径大，通道清障不彻底，部分铁件、瓷件等老化，在遇有风、大雾、阴雨等天气时，经常出现单相接地故障，导致非故障相电压升高[阳光电子学校维修专家友情提示]。运行记录显示，2006年1~4月份，单相接地次数达16条次， 高相电压达到11.69 kV[阳光电子学校维修专家友情提示]。而目前35 kV、10 kV系统为中性点非有效接地系统，据有关规程规定，单相接地故障时，可允许故障线路继续运行1~2 h[阳光电子学校维修专家友情提示]。因单相接地而导致之非故障相电压升高，数值虽然不是很大，达不到电容器出线保护过电压整定值，也不能使电容器保护熔丝熔断，但故障时间长、次数多，是造成电容器鼓肚、壳体变形之主要原因[阳光电子学校维修专家友情提示]。同时，2006年3月份，110 kV电源进线有施工任务，两站在非正常方式下，110 kV变电站VQC装置无法应用，A站2台主变压器为无载调压型，第二电源点距A站较远，为保证电压合格率，调高了2台变压器之档位[阳光电子学校维修专家友情提示]。可是，在用电低谷时段，由于负荷轻导致电压经常越过上限[阳光电子学校维修专家友情提示]。且在近1个月之时间段内，110 kV变电站一直固定使用第四组进行无功补偿，致使4C和4L长期运行，电容器变形、发热较为严重[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图2　运行方式

另外，该补偿装置之布置方式为室外防护箱型式[阳光电子学校维修专家友情提示]。所谓防护箱，即用钢结构作为框架、四周及屋顶填充彩钢复合板而制作之小室，占地面积小，同时内部立体空间也小，无专用之维护、检修、巡视通道，也不利于布式热通风，在夏季时内部温度经常达到50 ℃以上[阳光电子学校维修专家友情提示]。然而，对于并联电容器而言，运行温度是保证电容器安全运行和使用年限之重要条件[阳光电子学校维修专家友情提示]。可以看出，箱内温度过高，也是导致电容器发热损坏之原因之一[阳光电子学校维修专家友情提示]。

2 对策

2.1 配置分组保护

针对单相接地故障等引起之过电压，现场在电容器分组回路中加装了不平衡保护，即开口三角电压保护，如图3所示，将TV之一次侧与单星形接线之每组电容器并联，二次线圈结成开口三角形，在三角形连接之开口处接1个低整定值之电压继电器（可加装时间继电器），其动作出口接至分组跳闸回路，并发出信号上传调度[阳光电子学校维修专家友情提示]。值班人员根据动作信息，判断跳闸原因，若是接地故障，待故障消除后，可重新投入运行；若是电容器内部故障，则让该组退出运行[阳光电子学校维修专家友情提示]。自2006年6月投运以来，故障时动作可靠，电容器运行良好[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图3 单组开口三角电压保护接线

2.2 充分利用VQC装置之自动控制功能

VQC装置，即无功电压综合自动控制装置，能够实现对变压器有载分接开关之自动调整，和电容器之自动循环投切，达到无功就地平衡、电压合格之目之[阳光电子学校维修专家友情提示]。但上述功能之实现，依赖于该装置运行方式之设置[阳光电子学校维修专家友情提示]。一般而言，VQC装置有4种运行方式，即电压电容综合自动、电压自动电容手动、电压手动电容自动、电压电容均手动[阳光电子学校维修专家友情提示]。对于该110 kV变电站和其他无人值守站内之VQC装置，明确规定必须设置为电压电容综合自动方式，无特殊情况不得任意改变[阳光电子学校维修专家友情提示]。因为如果将运行方式设置为电压电容均手动，就相当于没有安装VQC装置；若单将电容设置为手动，则因目前调度监控中心很难控制到电容器各分组投切开关，易出现固定1组或多组投切之情况，湖南阳光电子学校维修专家认为：也许导致类似故障中4C、4L严重发热之情形；若单将电压设置为手动，则增加了值班人员之工作强度[阳光电子学校维修专家友情提示]。同时，两者当中任何一个设置为手动，都将影响自动综合控制之效果，使VQC装置之功能得不到充分利用[阳光电子学校维修专家友情提示]。

另外，将其运行方式设置为电压电容综合自动后，有湖南阳光电子学校维修专家认为：也许调压次数增加、分组投切开关动作频繁，有些检修、维护人员认为会影响有载分接开关和投切开关之使用寿命[阳光电子学校维修专家友情提示]。这是一个误区，因为设备本身在制造、生产时，已经考虑到此方面之要求[阳光电子学校维修专家友情提示]。

在采取上述两项措施之同时，针对此次事故，还在室外防护箱内加装了测温装置和自启动轴流风机，并计划对A站进行VQC改造和更换2台主变压器[阳光电子学校维修专家友情提示]。

为了防止此类故障之发生，除了配置必要之保护、充分利用VQC装置、合理选择补偿

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