变电站电容器的安全运行

　　摘要:作者就如何维护变电站电容器的的安全运行提出了个人的见解。

　　关键词:电容器;运行维护;故障处理

　　1严格控制电容器的运行电压、电流、环境温度

　　1.1运行电压

　　运行中电容器内部的有功功率损耗由其介质损耗和导体电阻损耗组成，而介质损耗占电容器总有功功率损耗的98%以上，其大小与电容器的温升有关，可用下式表示:

　　P=Qtans=WCU2tans=314C2tans

　　Q=314CU2

　　式中:P为电容器的有功功率损耗，kW;Q为电容器的无功功率，kvar;tanS为介质损耗角正切值;W为电网角频率，rad/s;C为电容器的电容量，F;U为电容器的运行电压，kV。

　　由公式可知:当运行电压超过额定值将使电容器过负荷，而电容器运行电压比额定值低，则降低了无功出力，如运行电压为额定电压的90%时，无功功率降低19%，使容量没有充分利用，也是不经济的。同时运行电压升高，使电容器发热而且温升也增加，由于电容器中介质损失引起的有功功率损耗P=WCU2tans也随着电压值的平方变化，损耗经转换为热能而被消耗的，运行电压升高，发热量也随之增加。另一方面，电容器的寿命随电压的升高而缩短，在高场强下，绝缘介质老化加速，寿命缩短。因此，电容器运行电压原则上等于额定电压，并严格控制在一定的范围以内，以保证电容器的安全运行。

　　《变电站运行规程》中规定“电容器长期运行中的工作电压不能超过电容器额定电压的1.1倍。”在运行中应经常监视电容器的运行电压，超过规定电压时应退出电容器组的运行。在选择安装电容器组时也要考虑防止电容器发生过电压运行，应根据系统运行电压水平选用合适额定电压的电容器。

　　1.2过电流

　　近年来，随着大型电弧炉、整流设备、家用电器等非线性用电设备的广泛应用，各种谐波源产生的高次谐波电流注入电网，从而引起电力系统的电压和电流波形的严重畸变。电容器对高次谐波最敏感，因为高次谐波电压叠加在基波电压上不仅使电容器的运行电压有效值增大而且使其峰值电压增加更多，致使电容器因过负荷而发热，并可能发生局部放电损坏，高次谐波电流叠加在电容器基波电流上使电容器电流增大，增加了电容器的温升，导致电容器过热损坏。

　　电容器对电网高次谐波电流的放大作用十分严重，一般可将5次～7次谐波放大2倍～5倍，当系统参数接近谐波谐振频率时，高次谐波电流的放大可达10倍～20倍。因此，不仅须考虑谐波对电容器的影响，还需考虑被电容器放大的谐波损坏电网设备，影响电网安全运行。

　　国家标准规定:(1)电容器能承受100倍额定电流的涌流冲击，但每年这样的涌流冲击不应超过1000次;(2)电容器允许1.30倍额定电流下长期运行，亦即允许长期承受超过额定电流的30%的电流;(3)对于电容量最大正偏差10%的电容器，其过电流允许值，可宽放至1.43倍额定电流。在实际的供电网络中，运行电压的升高和电源电压中的谐波往往是同时存在的，在电容器运行中，发现严重过电流现象，应进行具体分析找出过电流的原因。若运行电压太高，可调整变压器分接头或在电压过高时，将电容器退出运行，如电流增大却没有伴随电压增高时，说明存在高次谐波电流，应采取限制谐波的措施:①在谐波源附近，安装交流滤波器装置，是抑制谐波干扰最积极有效的方法;②在并联电容器装置回路中，串接适当感抗的电抗器，使该回路对某次及以上谐波呈感性，避开谐波电流谐振;③当电容器组接人电网中，为避免发生谐振造成的电容器损坏，必须校验接人电网中电容器组的临界容量;④限制谐波源注入电网的谐波电流，这是从根本上解决问题的办法。

　　1.3环境温度

　　电容器和其它大部分电气设备(变压器、发电机)不同，它通常都是在满负荷下较长时间运行的，而其它电气设备则负荷随时变化。因此，环境温度对电容器的运行温度影响很大。有试验表明，当温度升高1O℃，电容器的电容量下降速度将加快一倍，电容器长期处于高场强和高温下运行将引起绝缘介质老化和介质损耗角∝的增大，使电容器内部温升超过允许值而发热，缩短电容器的使用寿命，严重时在高电场强度作用下导致电容器热击穿而损坏。按照电容器的有关技术条件规定，电容器的工作环境温度一般以40℃为上限，反之，若温度过低时，因浸渍剂粘度增加，流动性、吸气性变差，外壳内部压力下降，局部放电电压降低，结果也会引起电介质老化和击穿，降低电容器的使用寿命。因此，一方面要选用其温度类别与实际的运行环境温度相适应的电容器，另一方面在电容器的安装使用中要特别注意电容器在实际使用工况下的通风、散热和辐射问题，使电容器在运行中所产生的热量能即时散发出去，在高温条件下降低电容器内部的介质温度，以达到延长电容器实际使用寿命的目的。

　　2电容器的巡视检查、运行维护

　　为了保证电容器故障率下降，必须加强电容器组的巡视检查、日常维护工作。有以下一些有效措施:

　　2.1外壳各部是否渗漏;外壳是否鼓肚，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、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运行中电容器出现不正常的异响时，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。

　　2.3电容器停电安全技术要求:①断开开关，拉开两侧刀闸;②放电后验明无电推上接地刀闸;③为防止操作过电压，电容器与变压器或馈电线路停、送电时，禁止同时投切。

　　2.4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，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分放电，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。

　　2.5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。在投入电容器运行前，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。投切方式目前主要有两种，一种是通过电压无功综合控制装置进行自动投切，另一种就是由运行人员根据调度部门颁发的电压曲线来进行。

　　3电容器在运行中的常见故障及应对措施

　　3.1电容器运行时的电压允许范围:电容器必须能在1.05Un长期运行，并在一昼夜中，在最高不超过1.1允许运行时间不超过8h;当周围空气温度24h平均最高值低于标准10℃时，电容器能在1.1下长期运行。电压升高也会引起电容器的过流。电容器应能在1.3U情况下长期工作，运行中超过规定时应将电容器退出工作。

　　3.2运行中的电容器出现不正常的异响时，说明内部异常或外力对电容器有损伤;电容器出现渗漏油、外壳鼓肚，膨胀的现象时，有可能是由于运行温度过高、运行电压过高或高次谐波引起过电流，应立即将电容器退出运行，查明具体原因，找出对策。

　　3.3当电容器的熔断器熔丝熔断时，应向值班调度员汇报，待取得同意后，再断开电容器的断路器。在切断电源并对电容器放电后，先进行外部检查，检查电容器是否鼓肚、过热、开裂、以及熔丝元件熔断状况，如未发现故障迹象，可换好熔断器熔丝后继续投入运行。如经送电后熔断器的熔丝仍熔断，则应退出故障电容器进行检查，若检查发现无异常，且各项指标均合格，方可投运。对于电容器组而言，每只电容器都有单独的熔断器。所以，当某一只电容器故障时，其熔丝熔断，不致影响其它电容器，熔丝可按1.375In～1.5In选择。

　　3.4合闸投人电容器前，必须放电完毕，禁止电容器带电荷时合闸。保护装置自动跳闸后，电容器不得强行合闸送电，要判明原因并经处理后再投入运行。另外，电容器上不允许安装自动重合闸装置。

　　3.5当电容器喷油、着火时，应立即断开有关设备的电源，并用沙子或干式灭火器灭火。此类事故多是由于系统内、外过电压，电容器内部严重故障引起的。

　　4结语

　　由于变电站中的电力电容器作为无功功率补偿装置对电网而言十分重要，因此，运行人员要充分考虑到用电设备、电网、使用环境等对电力电容器使用寿命的影响，要高度重视电力电容器的正常运行维护，保证电容器的内在质量，提高电容器的使用寿命，为电网的经济、安全运行提供有利的保障。