变电站电容器组装置运行中常见发热故障及处理
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摘要：本文通过对变电站电容器组装置运行中常见发热故障的原因分析，结合本单位处理实践提出相应的对策和改进措施，提供同行借鉴。
关键词：变电站电容器组装置；运行发热；故障处理
中图分类号： TM53文献标识码：A文章编号：
1 变电站电容器在电力系统中的重要作用
变电站中的高压并联电容器是一种无功补偿装置，是组成电力系统无功电源的重要部分，如果缺少变电站电容器的正常调节，造成电压偏移过大，将会给电力用户和电力系统带来很大的影响，如可能造成设备的损坏，产品质量和产量降低，甚至引起系统性的“电压崩溃”，造成大面积停电。因此，并联电容器的正常投入使用与否，密切关系到电力系统的供电质量保障和电网安全经济稳定运行。
2 影响变电站电容器组装置正常使用的常见发热故障
在变电运行实践中，往往由于施工安装工艺、运行维护的欠缺，出现了电容器电流回路某些接触点接触电阻增大、三相不平衡运行以及涡流影响，导致运行中的电容器组装置在某些部位出现了异常发热故障，如中性线、母排接触面、出线电缆支架、网门等部位的异常发热，最终严重影响了电容器组装置的正常投切使用。
3 变电站运行中电容器组装置出现的各类发热故障及其处理防范对策
3.1 中性线发热
（1）发热故障情况及原因分析
采用户外测温仪进行电容器的测温试验时发现，某110kV站10kV并联电容器组中性线发热达130℃ ，发热的位置处于铜牌线和铝软线连接的地方，现场观察在铜—铝连接点出现氧化锈蚀现象。分析在该处出现发热的原因，主要是两点：一是连接点处电阻值变大，二是由于在连接点出现涡流。前一种原因的出现，是因为在铜铝连接点位置铜铝两种金属直接接触，形成电池效应，产生电化腐蚀，在湿润空气的作用下，空气中的水分以及氧气同时作用于连接点，在铜和铝的表面产生氧化反应，形成氧化薄膜，这些氧化膜的导电性差，同时，铜铝热膨胀系数不同，长时间直接搭接运行会产生接触间隙，两相作用增大了该处接触电阻，运行中很容易引起局部发热；经核查该组电容器电容值，发现该电容器组三相电容值不平衡，A、C相电容值相差1.6 F，使星形接法的并联电容器组中性线中有一定的电流流过，这些理论上不应出现的电流通过导线和连接点会形成相应的涡流，涡流使导体温度上升。
（2）处理措施
为了解决中性线发热故障，我们采用了两种办法：1）改造连接点。对附着在连接点上的氧化物进行处理，采用锉刀或者磨砂布，清理铜排线及铝软线上的氧化物，同时，在铜和铝中间加上一种体积比较小的铜铝过渡板，该过渡板避免了铜和铝的直接接触，有效阻断电化腐蚀的形成途径，同时较好的解决了铜铝热膨胀系数不同导致的接触松动问题，成本也较低。2）重新排列电容器组各相的电容器。按照三相平衡的原则，分别计算原来的电容器电容值，重新分配和编排位置，重新排列电容器，防止中性线涡流现象的发生。经上述处理，在随后半年的红外测温中再未发现电容器组中性线发热现象，运行温度控制在47℃以下，且连接点处未产生电化腐蚀情况，效果非常明显。
3.2 母排接触面发热
（1）发热故障情况及原因分析
某220kV站10kV并联电容器组运行中发现母排接触面异常发热，申请停电进行处理，经现场综合勘查，发现母排接触面发热系安装过程工艺处理不当，导致铜质母排和铝质导线间接触电阻过大，在大电流作用下出现异常发热。根据连接点拆开检查情况，发现有以下几个原因：1）该电容器组进线电缆采用YJV22-8.7/15-3×300型高压电缆，电缆芯要弯成“S”才能与母排连接，容易产生横向应力使线耳与母排接触不良，同时，制作电缆终端头选择了单线耳，与线耳配套的螺孔只有一个，在进行母排的连接时，螺栓的压接面积不够，无法保证线耳和母排之间良好的接触，增大了接触电阻，使得在运行过程中发热。2）铜铝导体直接连接，产生电化腐蚀，同时，两种金属弹性模量和膨胀系数相差较大，运行和退出的多次冷热交替使接触处产生较大间隙，增大了接触电阻。3）该连接部位采用中性凡士林进行连接端子的保护。由于中性凡士林滴点温度只有54℃，在正常运行温度70℃的情况下便开始融化流滴，使母线接头间产生间隙，在这些间隙中会浸入灰尘和和水分，造成母线接头的接触电阻变大，而中性凡士林抗盐雾能力差，且不能减轻电化学腐蚀作用。4）连接螺栓紧固度不够。现场发现连接点有较多的连接螺栓紧固度不足，造成接触不良，使得运行发热。
（2）处理防范措施
上述母排接触面的发热状况，如在设计安装时就加以注意，应可避免。首先，在图纸会审环节宜选择单芯进线电缆，并在电缆头制作前向供应商说明耳线必须配带有两个螺孔，螺栓的直径也应该明确，这样安装后既能减少连接处的横向应力，也能保证线耳与母排有充足的接触面积；然后，在进行母排及导体连接时，根据不同材质和使用环境对搭接面进行处理，如本例中应采用铜铝过渡板，铜端搪锡处理，以防止电化腐蚀；再之，要特别注意安装工艺和方法，现场钻孔应防止螺孔周围出现凹陷，特别注意做好搭接面平整处理，连接端子防护采用滴点温度高达150℃、抗电化腐蚀性能高的电力复合胶，在锁紧连接螺栓时认真对待每一个螺栓的紧固，使用力矩扳手，按紧固力矩值进行紧固，保证每一个接触面接触良好。经我们改进安装工艺和搭接面处理，母排发热现象得以消除，跟踪至今未再发现该部位发热情况。
3.3 出线电缆支架发热
（1）发热故障情况及原因分析
巡检人员发现某老变电所10kVⅡ段电容出线电缆支架的电缆夹持处电缆绝缘层已经变色，且闻到异味，现场检查发现该处绝缘层因发热导致变质。经进一步检查，该站三相电容器采用星形连接接入电网，发热前两个月，有4台电容器熔断器熔断，其中U相3台，V相1台，造成三相电容不对称运行，由于电缆的支架采用铁质夹板，当不对称三相电流流过支架夹板时，零序磁通会在铁质夹板内形成涡流，使得电缆的支架夹板发热，时间一久，该处的电缆绝缘层发硬变质。
（2）处理整改措施
对于这种情况的发热，首先是对现有电容器进行相应调整，将W相的两台电容器拆接在U相，V相也补上相应的电容器，同时将电缆支架的夹持板改成塑料材质的夹板。结果杜绝了异常发热。
3.4 网门发热
（1）发热故障情况及原因分析
某220 kV站四组电容器组每组都装有单独的金属网门，由于在送电前施工单位未按要求对金属网门进行开口，在充电当天，发现网门五防锁烧红、网门打火，发热现象严重。这是因为未开口的金属网门形成一个闭合的“线圈”，会在电容器组带电时产生涡流所致。
（2）处理方案
鉴于以上现象，我们对电容器的组网门进行相应的改造。方案有两种，方案一是将金属网门改成塑料网门，方案二是将金属网门对角开口，分开接地。其中，第一种方案从根本上解决了网门发热的问题，但这种方法投入资金较大，改造时间长，也不耐用；第二种方案只需在原网门对角处开口分别接地，即将原网门对角减小三到四厘米，对角处各增加一根角钢并分别接地，上面采用绝缘板将两根角钢牢固连接，这种方法投入的资金较少，改造所需的时间不长，最重要的是这种方法牢固耐用。经综合比较采用第二种改造方案，消除了该现象。
4 结束语
电力系统中电容器组的正常稳定运行，能有效提高系统功率因素，改善电网电压质量和降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率，进而保证电网安全稳定运行。本文针对变电运行管理中出现的电容器装置中性线、母排接触面、出线电缆支架以及网门发热而影响电容器组正常使用的发热故障现象，结合处理实践进行原因分析，提出相应的处理防范对策和改进措施，旨在能够给同行一些参考，为电力系统的安全稳定运行贡献力量。
参考文献
[1] 中国电力企业联合会.电气装置安装工程施工及验收规范.中国电力出版社，1997.
[2] 胡晓，张化良，钟山.国家电网公司110～500 kV变电站电容器典型规范的编制和应用［J］.电力设备，2007，6（8）：8-11.
作者简介
刘燕芬（1973年12月），女，广东肇庆人 ，大学本科，助理工程师，现主要从事变电技术管理工作。
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