浅谈电力系统中电容器常见故障与运行维护
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作者: 刘长生
摘 要：在电力系统中,电容器由于它不可缺少的作用历来为电力系统所重视,随着我国电力设备设计水平及制造工艺的不断改进和提高,电容器的质量必定会进一步提高。目前,集合式电容器正在逐步替代传统的电容器组,新设备新工艺也将带来新的问题,对电容器故障的分析及处理还将是一个必要而长期的工作。文中主要针对电力系统中电容器常见故障与运行维护进行分析论述，仅供参考。
关键词：电力系统，电容器，常见故障，运行维护
中图分类号：TM538 文献标识码：A
电容器在目前电力系统中对于提高电能质量有着举足轻重的作用，是保障电力系统经济安全运行的重要手段，它的安全运行和故障处理非常重要。在长期运行工作中，因为运行环境、人为因素以及设计方面的问题，电容器故障屡见不鲜，严重地威胁着电力系统的运行。
从电容器损坏的形态来分，以油箱鼓肚(膨胀)和渗漏油情况居多，其次为内部故障熔丝动作、绝缘不良、爆炸等现象，此外还有小动物造成的损害。近年来根据关键资料统计，电容器故障情况渗漏油占30%、鼓肚占44%、内部故障熔丝动作占12%、绝缘不良占10%。以下针对电容器不同的故障情况进行分析，并提出相应的处理措施。
1电容器常见故障分析与处理
1.1鼓肚现象的分析及处理
在所有电容器的故障中，鼓肚是占比例最大的。一般油箱随温度变化发生膨胀和收缩是正常现象，但当内部发生局部放电，绝缘油产生大量气体，就会使箱壁变形，形成明显的鼓肚现象，发生鼓肚的电容器不能修复，只能拆下更换新电容器。造成鼓肚的原因主要是产品质量问题，例如为绝缘纸和铅箔质量差，浸渍液不是吸气性的电容器油，又没有合格的净化处理条件，加之在设计上追求比特性的指标，工作场强选择较高，这些低质量的产品在高电场下运行，极易造成鼓肚和元件击穿熔丝动作的故障。实际运行表明:电容元件击穿的部位多在电极边缘、拐角和引线与极板接触处，以及元件出现摺迭部位。这些地方电场强度和电流密度都较高，容易发生局部放电或过热烧伤绝缘。此外，运行电压过高或开关重燃引起的操作过电压，也将产生局部放电。所以把好进货关是避免电容器鼓肚损坏的根本措施。
1.2对渗漏油现象的分析及相应处理
渗漏油现象主要是密封不严或不牢固造成的，电容器是全密封装置，如密封不严，空气和水分以及杂质都可能进入油箱内部，造成绝缘受损，危害极大，因此电容器是不允许渗漏油的。实际中渗漏部位主要在油箱焊缝和套管处，说明是焊接工艺不良，厂家对密封实验没有严格要求，不是逐台试漏。按一般标准应加热到75℃保持2小时试验，在进货时应严格要求厂家进行此项试验。实际中套管渗油的部位主要是根部法兰、帽盖和螺栓等焊口，渗漏的原因有加工工艺问题，还有结构设计和人为的原因。螺栓和帽盖所采用的焊接机械强度差，螺丝紧力稍大就会脱焊;有的变电所用硬母线连接螺杆，使螺栓受力，温度变化时也受应力，很容易将螺杆焊口拉开；另外搬运时直接提套管，以及运输过程的搬运不慎也会使焊缝开裂。针对以上原因分别对厂家和运行检修人员采取措施，加强管理，渗漏问题可以得到解决。轻微渗漏可以用锡和环氧树脂补焊。
1.3绝缘不良现象的分析及相应处理
这类现象是在预防性试验中发现的，基本上有两种情况:
a) 电容值过高。长期加热电压的寿命试验中，电容值的变化是很小的。电容值的突然增高，只能认为是部分电容元件击穿短路，因为电容器是由多段元件串联组成的，串联段数减少，电容才会增高。如果部分元件发生断线，电容值将会减少。
b) 另一部分绝缘不良的电容器是介质损失角过大所致。长期运行的电容器介质损失角会略有增加，但是成倍增长却是不正常现象。由于只有发生局部放电和局部过热才会发生介质损失角过大的问题，因此我们对这些产品只能进行更换。电极对油箱的绝缘强度一般是比较高的，但由于工艺上产生的缺陷:例如在焊接过程中烧伤了元件与油箱间的绝缘纸板，引线没包绝缘，油量不足，采用短尾套管绝缘距离不够，瓷套质量不良等，在试验过程中都可能发生放电和套管炸裂的故障。所以应加强巡检，及时发现事故隐患并进行相应处理。
1.4爆炸的原因分析及处理
爆炸现象在近年来出现较少，产生爆炸的根本原因是极间游离放电造成的电容器极间击穿短路。我们认为电容器只要配装适当的保护熔丝，其安秒特性就小于油箱的爆裂特性。当电容器发生短路击穿时，熔丝将首先切断电源，避免爆炸产生，并且可以防止着火和将邻近电容器炸坏。星形接线的电容器组，由于故障电流受到限制也很少发生爆炸现象。因此可以肯定，单台保护熔丝是很重要的装置，其安秒特性配置适当就完成可以防止油箱爆裂，所以采用星形接线也是很重要的防爆措施。
纸膜和全膜电容器极间短路击穿的性质是有差异的。全纸和纸膜复合介质的电容元件在局部放电后，绝缘纸在高温下碳化。由于碳化纸的隔离会使放电维持一段时间，这时会产生大量气体，如果没有熔丝保护，油箱将会爆裂。全膜电容器则在放电后薄膜受高温作用熔化，使两个电极接触短联，而不发生电弧放电，也不会产生气体引起爆炸，所以防爆应选用全膜电容器。
1.5过电压及外力因素的破坏
由于开关重燃引起的操作过电压和系统谐振曾经损坏过一部分电容器，经过配套设备完善化，这类故障已经很少发生。但是因雷击电容器套管闪络，或避雷器距离电容器超过150m，没有起到防雷作用，也会损坏电容器，还有套管外绝缘强度和清洁等问题也应引起我们的重视。不过总的来说，过电压对电容器的威胁不大。由于小动物窜入电容器设施，使套管短路引起爆炸的事故时常发生，所以安装适当的保护遮拦很有必要。
2电容器巡视检查与运行维护
2.1外壳各部是否存在渗漏、外壳是否有鼓肚、膨胀量是否超过正常热胀冷缩的弹性许可度；室外电容器组未涂冷锌的还应检查外壳油漆是否脱落、生锈，当脱落或生锈较严重时可涂冷锌解决；套管是否清洁完整，有无裂纹和放电现象；引线连接处各处有无松动、脱落或断线、发热变色。电容器容量与熔断器容量的配置必须相符等严禁电容器带病运行。
2.2应保证电容器室要有良好的通风室内温度应满足制造厂家规定的要求，还要保证电容器不受油、水、雨、雪的侵蚀不受日光直晒，如无特殊规定的，一般运行环境温度范围应控制在±40℃。
2.3在运行中电容器出现不正常的异响时，说明内部有局部放电现象产生，应退出运行。另外当电容器喷油或起火、接头严重过热、套管严重放电闪络、电容器爆炸时都必须将电容器停止运行。
2.4电容器停电安全技术要求:a.断开开关，拉开两侧刀闸b.放电至少3分钟后，验明无电推上接地刀闸c.为防止操作过电压，电容器与变压器或馈电线路停、送电时禁止同时投入或退出。
2.5接地应良好，运行中每月应对放电电阻及其回路进行一次检查，并确认是否良好。停电检查工作应严格执行《电工安全工作规程》，电容器接地前应逐相充份放电，星形接线电容器的中性点应接地，串联电容器及与整组电容器脱离的电容器应逐个放电，装在绝缘支架上的电容器外壳也应放电。
2.6正确进行电容器的投切操作。电容器的投入或退出应根据母线电压曲线或按定值由无功自动投切装置来实现。在投入电容行前应检查电容器保护在加用位置。正常情况下电容器开关处在热备用状态，投入后应认真检查开关位置及电流电压变化情况。
结语
总之要使低压无功补偿装置真正实现节能降耗、延长供用电设备使用寿命、提高经济效益的目的就必须真正做到合理选型以确保无功补偿设备满足具体的使用要求。作为无功补偿装置的使用者和制造者在关注设备成本的同时还应该充分考虑装置的性能优劣从而获得最大的综合经济效益。
参考文献
[1]李 岩，杨民轩.电力电容器局部放电声电检测系统的应用 青藏铁路公司；青藏铁路公司电力试验所 【期刊】电气化铁道，2008（02）.
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