电容器运行异常与事故的处理
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作者: 邢文良
【摘要】电力系统运行中，电压的高低随着无功的变化而变化。为了补偿系统无功损耗，保证电压稳定，提高电能质量，确保功率因数控制在规定的范围内，需要在系统中通过串联或并联的方式接入电容器。随着输变电技术的发展，电力电容器已成为电力系统中提高功率因素重要的设备。本文主要介绍电容器的分类，影响电容器运行的主要因素，分析电容器运行中的常见故障，提出解决方法与预防措施。最后提出对电容器的定期维护检修工作建议及处理故障电容器时应注意的安全事项。
【关键词】电力电容器；电压稳定；电能质量
1.引言
电力电容器是电力系统中重要的设备之一，在电力系统运行中，通过对电容器的投入切换来补偿电力系统的无功功率，提高系统电压从而减少运行中损耗的电能，达到提高功率因数的目的。长期运行的经验告诉我们，并联电容器作用，能补偿电力系统无功功率，提高负载功率因素，减少线路的无功输送提高电网的输送能力，减少功率损耗改善电力质量，以及提高设备率用率。串联电容器补偿线路电抗、改善电压质量，减少线路阻抗，提高系统稳定性和增加输电能力。电容器在运行过程中会因自身或者系统工况运行天气等原因，导致电容器出现渗漏油、外壳膨胀变形、电容器“群爆”等故障，若查不出电容器故障原因，系统中有带病运行的电容器将对系统的安全运行将造成严重威胁。因此，对电容器运行故障进行分析处理显得至关重要。
2.电力电容器的种类
电力电容器的种类很多，按电压等级分，可分为高、低压两种；按相数分，可分为单相和三相；按安装方式分为户内式与户外式；按所用介质又可分为固体介质与液体介质两种。固体介质包括电容器纸、电缆纸和聚丙烯薄膜等，液体介质包括电容器油、氯化联苯、蓖麻油、硅油、十二烷基苯和矿物油。无论哪种电容器都是全密封装置，密封不严，则空气、水分和杂质都可能侵入油箱内部，电容器进水后就会造成绝缘击穿，缺油进入空气会使绝缘受潮、老化，其危害极大，因此电容器是不允许渗漏油的。
3.影响电力电容器运行的因素
3.1 电容器运行的电压
电容器的无功功率、发热和损耗正比于其运行电压的平方。长期过电压运行会使电容器温度过高，加速绝缘介质的老化而缩短电容器的使用寿命甚至损坏。
在运行过程中，由于电压调整、负荷变化或者分合闸操作等一系列因素引起系统的波动会产生过电压，电容器的连续工作电压不得大于1.05倍的额定电压。最高运行电压不得超过10%的额定电压。但是不能超过允许过电压的时间限度。
3.2 电容器运行的温度
电容器的运行温度过高，会加速介质的老化影响其使用寿命，甚至会引起电容介质的击穿，造成电容器的损坏。
可见，温度是保证电容器安全稳定运行和正常使用寿命的重要条件之一。
因此，运行中必须始终确保电容器工作在允许温度内，按厂家规定一般电容器运行的环境温度不应高于零上40度，或低于零下40度。
3.3 电容器运行的电流
电容器运行中的过电流，除了由过电压引起的工频过电流外，还有由电网高次谐波电压引起的过电流。
所以，通常在电容器的设计中，最高不应超过额定电流的1.3倍，运行中的电容器三相电流应基本平衡，不平衡电流不宜超过5%，可超出额定电流的30%，长期运行10%是允许工频过电流，另外的20%则是给高次谐波电压引起的过电流所留的。
4.常见的电容器故障
4.1 电容器发出异响
电容器是一种无励磁结构的静止电器。正常情况下，电容器运行是无任何声响的。当电容器发生内部故障时，会产生发电的声音及其它异常声响，此时应立刻停运检查。
4.2 电容器外壳膨胀变形
当电容器长期处于过电压或者过电流运行时，由于内部绝缘击穿放电及介质分解出大量游离气体，会使密封的电容器外壳内部压力骤增，从而导致外壳鼓起变形，这是电容器产生故障的征兆，此时必须予以重视并及时更换处理。
4.3 电容器渗漏油
这是电容器最常见的故障现象，一般是由于电容器自身质量问题、缺乏运行维护所导致的。电容器出现漏油现象应特别注意其运行状况，定期试验，条件允许应尽早更换新的电容器。
4.4 电容器运行温度过高
电容器在长时间过压过流运行时，室内通风条件差，常常会引起电容器运行温度过高，环境温度不得超过正负40度，此外，电容器内部介质老化、绝缘击穿等故障也会导致电容器运行温度升高。
运行中若室内环境温度正常，电容器温度仍处于高温状态，则电容器应立刻停运，待试验检查无误后方可运行。
4.5 电容器绝缘子闪络放电
电容器绝缘子表面过脏或有裂纹的时候，会有闪络放电现象。此时应及时对电容器进行检查清扫。
4.6 电容器爆炸
当电容器内部元件或者外部绝缘出现严重的缺陷时，电容器会因内部释放很大的能量而爆炸，这是最严重电容器的故障。
5.电容器故障的处理
5.1 遇到下列故障之一者，应立即停用电容器组，并报告调度，联系相关人员进行处理：
（1）电容器接头严重过热或电容器外壳示温蜡片熔化；
（2）电容器套管发生破裂并有闪络放电；
（3）电容器严重喷油或起火；
（4）电容器外壳膨胀变形或严重漏油；
（5）三相电流不平衡超过10%以上；
（6）电容器内部有异常声响；
（7）集合式电容器已看不见油位，压力出现异常。
5.2 当电容器熔断器熔断后，应立即向调度员汇报，待取得调度员同意更换熔断器后，拉开电容器的断路器和隔离开关，同时对其进行充分放电，并做好有关安全措施。检查电容器套管有无闪络痕迹，外壳是否变形、漏油，接地汇流排有无短路现象等，最后用绝缘电阻表（摇表）检查电容器极间和极对地的绝缘电阻值是否合格，若未发现故障现象，就可换上符合规格的熔断器后将电容器投入运行。
如果送电后熔断器仍熔断，则应拆出故障电容器，为了确保三相电容值平衡，还应拆出另外两项的非故障相的部分电容。再拆除对地安全保护措施，然后恢复电容器组的供电。
5.3 电容器断路器跳闸（熔断器未熔断）。电容器开关跳闸后应检查断路器、电流互感器电力电缆及电容器外部情况，若无异常现象，可以试送一次。否则应该对保护做全面通电试验，如果还查不出原因，就需要拆开电容器联线逐相逐个检查试验。未查明原因之前不得再试送。
5.4 电容器爆炸、起火断路器而跳闸时，首先断开隔离开关将电容器组退出运行。
5.5 自动投切的电容器组，当发现自动装置失灵时，应将其停用，改为手动同时报告给有关部。
5.6 母线失压时，联切未动作或无联切装置时，应该立即用手动将电容器组退出运行。
5.7 电容器本身温度超过制造厂家的规定时，应该将其退出运行。
5.8 电容器着火及引线发热。电容器着火时首先断开电容器电源，并在离着火的电容器较远一端进行放电，经接地后确保安全情况下用干粉灭火剂等灭火。运行中的电容器引线如果发热至暗红，则必须立即退出运行，避免事故扩大。
6.处理电容器故障时应注意的安全事项
在处理电容器故障时，运行人员必须注意以下事项：
（1）因事故变电站全部停电时，首先应该先拉开电容器断路器，后拉各路出线断路器；恢复时顺序相反。
（2）并联电容器组断路器跳闸后，不准强送；保护熔丝熔断后，查不出熔断原因前，不准更换熔丝送电。
（3）并联电容器组，禁止带电荷合闸；电容器组再次合闸时必须在分闸3min之后进行。
（4）装有并联电阻的断路器不准手动合闸。
（5）放电注意事项。运行电容器尽管电容器组已内部自行放电，但仍有残余电荷存在，必须进行人工放电，放电时一定要先将地线接地端接好，而后才能放电。放电时远离易燃易爆物品避免火灾发生，放电时必须多次连续放电，直至无火花或无声音为止。
（6）在处理故障电容器操作时必须戴防护器具（如绝缘手套）应用短路线将两级间连接放电（防止极间残余电荷存在）。
7.结论
在日常运行中，电容器故障的原因有很多，切电容器组产生的过电压，电容器投入时产生的涌流，谐波超标引起的过电流以及电容器产品本身质量问题等都会导致电容器的老化，过热和内部元件损坏。因此，建议采取以下措施增强电容器运行的安全性：
第一，安装时尽量采用质量较好的优质电容器，并加装金属氧化物避雷器以防止电容器内部击穿；
第二，采用单相熔断器保护，以确保系统运行中及时断开故障电容器；
第三，保证对电容器进行定期检查试验，发现渗漏油电容器立即退运，发现超期限电容器，应立刻更换；
最后，电容器组尽量采用中性点不接地的双星形接线，并采用双星形零流平衡保护。
总之，电容器是保证电力系统电压稳定和电能质量的重要设备，电容器的定期进行维护检修对保证系统稳定运行降低无功损耗是必不可少的组成部分，所以不可忽视，必须引起高度重视，否则将会直接影响电力系统正常运行。
参考文献
[1]方旭初.10kV并联电容器组故障的分析[J].华东电力.
[2]吴琼.集合式并联电容器组运行中常见的故障[J].电力电容器.
[3]倪学锋,吴伯华,王勇.现场电容组试验的问题与改进[J].高电压技术.
作者简介：邢文良（1953—），男，工程师，现供职于辽源矿业（集团）有限责任公司。
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