电力电容故障分析及处理

电力电容故障分析及处理

杨晋 ,杨向军,徐忠兴

中国石油吉林石化动力二厂

【摘要】火力发电厂里面电力电容器可以有效消除电力系统的谐波并进行无功补偿，电力系统电能的质量与效益与电容器组的运行效率密不可分，因为电容器自身设计以及运行条件方面的制约，导致的电容器故障事故事件时有发生，本文针对电力电容器比较典型故障状况进行研究分析，并找出对应的解决方案以及预防手段。

【关键词】电力电容；故障分析；处理

1  概述

在火力发电企业的电力系统里面网络元件，尤其是电感元件消耗的无功功率比较大，变压设备、电机等负载装置要消耗大量的无功功率，超高压直流输电系统中，交流电转换为直流电，直流电再转换为交流电的电力交换过程里面会有各次谐波电流产生，直流的输电线路工作也需要大量的无功功率，这些无功功率用来滤除各次谐波，并进行无功补偿。由此可见电力电容器的效率对于电能质量和效益息息相关。

1.1  电力电容器的设计与工艺

(1)电力电容器的设计场强过高。生产厂家为了降低电力电容器的制造成本，获得比较高的经济利益，电力电容器的生产厂家设计制造的场强大多比较高，场强过高是电力电容器故障的重要原因。

(2)通过对故障的电力电容器解体检查后可以发现，电气元件的中间部位有没有完全浸透的现象出现。

(3)密度过大的电流。电力电容器零部件里面，采用并联方式连接的零部件比较少，串联的线路会引线局部的电流密度较大，导致局部过热现象出现。电力电缆的引线处截面积比较小，或者套管的接头与连线压接的方式不正确，人为的造成引线处接触电阻较大，电力电容器在长期、持续的工作电流作用下会发生过热现象，引线处与套管的接线头锡焊层非常容易出现熔化状况，甚至会造成渗油现象出现，最终引起电力电容器的密封部件损坏。

(4)电力电容器配备的单台保险丝的安秒特性太差。在电力电容器内部零部件被严重击穿产生故障电流出现的时候。保险丝不能按照要求及时熔断，有效的继电保护措施也不能及时跟进，过载电流就会让电力电容器的内部的温度迅速上升，最终引起电力电容器的胀裂或爆炸事故。

(5)电力电容器的配件生产质量差。油纸的绝缘没在严格的真空下进行干燥与浸渍处理、在电力电容器长期工作的电压下，油纸内部余留的微量气泡会导致产生局部放电现象出现。局部放电破坏绝缘，导致电力电容器损伤与老化。温升也随之增加，最终就会导致电力零部件被电化学击穿，电力电容器发生损坏。

1.2  电力电容器的运行环境因素

(1)环境温度对电力电容器的影响:电力电容器外部环境温度过高或者过低。电力电容器外部环境温度过高，电力电容器运行时产生的热量无法快速释放;电力电容器外部环境温度过低，电力电容器里面的油就会冻结的可能性，容易出现电击穿现象。

(2)工作电压对电力电容器的影响:电力电容器对于电压非常敏感，电容器的损耗和电压二次方成正比，电压升高会让电力电容器产生过多的热量无法释放，电力电容器的绝缘会迅速老化，绝缘的寿命会大大缩短，甚至会有电击穿现象产生。

(3)工作电流与谐波的问题:电力电容器安装在含有磁饱和稳压器、大型整流器、电弧炉等具有“谐波源”的电网上进行工作的时候，高次谐波就会出现在交流电里面。谐波的次数如果是N次，电力电容器的电抗将是基波时的N分之一；所以说谐波产生的这种电流对于电力电容器影响非常大，非常容易导致电力电容器击穿引起相间短路故障。

(4)切换电力电容器组时产生的影响，切换电力电容器操作过程中断路器会产生重燃电压导致电力电容器的极间绝缘故障甚至极间绝缘被击穿。一些电力电容器组没有相应的过载电压保护设施，也没有安装串联电抗器，尤其在频繁进行启停的设备进行操作时，产生电力电容器绝缘损伤的概率就会更大，严重的话会产生设备爆炸事故。

2  电流电容器常见故障与故障的处理方法

2.1  电力电容器质量的源头的控制

(1)降低电力电容器的设计场强:降低电力电容器的场强主要是通过增大电力电容器的外壳来实现。实际设备运行过程中电力电容器时大多数是卧式放置状态，所以我们可以考虑在满足电力电容器安装尺寸的同时，把电力电容器的外壳的厚度进行适度增大。除此之外，在设计过程中还可以通过利用三层粗化膜的结构，以及将铝箔折边并且突出结构来改进极板边缘电场的分布状况。

(2)要保证芯子完全浸渍，可以通过适当的延长真空浸渍时间来实现。同时也可以施加一定的油压。因为电力电容器的体积一般都比较大，电力电容器的零部件大多数是卧式放置。真空浸渍时利用卧放浸渍方式进行浸渍，这样就可以便于液体介质沿膜的方向浸渍到电力电容器的零部件里面，确保浸渍的质量。

(3)减小电流的密度，适当增加电力电容器内部元器件并联的数量，并加大芯子引线截面积，防止局部过热现象的产生。

(4)采用单台保险丝的保护措施。保险丝的熔断是预防油箱故障的有效措施。保险丝能够在0.3毫秒内将电力电容器故障电流断开，已国内外已经广泛应用保险丝的熔断来保护电力电容器。

(5)严格控制产品源，严格、定期对电力电容器进行试验检查，电力电容器试验过程中出现的技术问题，及时进行消缺处理；对于质量不达标的电力电容器，坚决不允许使用。

2.2  解决电力电容器运行中的问题

(1)依据电力电容器有关技术管理规定，一般应该把电力电容器的工作环境温度设置为不高于四十摄氏度。因为我国大部分地区的最高气温都低于四十摄氏度，因此对于电力电容器不需要采用专门的降温设备。但是如果某些热源在电力电容器附近，电力电容器的工作环境温度就有可能上升到四十摄氏度以上，这时就应该采取必要的通风降温措施，不然就应该马上将电力电容器切除。

(2)电力电容器的外壳温度一般介于介质温度和环境温度之间，一般不超过六十摄氏度，为了有效监控电力电容器的实际运行温度，可以将桐油石灰温度计的探头粘贴在电力电容器外壳三分之二高度处，或者使用熔点为五十摄氏度至六十摄氏度的试温蜡片。一旦发现电力电容器的实际运行温度过高，应该立即将电力电容器进行切除。

(3)电网的工作电压一般要低于电力电容器自身的额定电压，工作电压的最高值不能超过其额定电压的百分之十，但是最高工作电压与最高工作温度不能同时出现。所以，在工作电压达到额定电压的1.1倍时，必须对电力电容器采取有效的降温措施。

(4)考虑到谐波的存在，所以规定电力电容器的工作电流不能超过额定电流的1.3倍。应该在电力电容器上串联感性电抗配件，限制谐波电流。

3  总结

电力电容器作为石化企业热电厂电力系统里面无功补偿极其重要的电器设备，因为电力电容器的使用寿命非常短，电力电容器内部配件的加工精度非常高，配件故障后修复困难。所以，我们要对电力电容器的常见故障进行分析与研究，及时了解和掌握电力电容器的安全运行状况，发现电力电容器的缺陷并采取有效的应对措施，避免电力电容器故障的进一步扩大，保障电力电容器的安全运行。

参考文献：

[1] 无功补偿装置故障[M]. 中国电力出版社，2019.

[2] 林学清、洪雪宝. 电容器工程技术[M].厦门大学出版社，2002.

[3] 何文林. 互感器与电容器[M].中国电力出版社，2003.

作者简介：

1.杨晋，男，1970年12月，单位：中国石油吉林石化公司动力二厂，工程师，研究方向：电力电容器应用的研究。

2.杨向军，男，1976年08月，单位：中国石油吉林石化公司动力二厂，工程师，研究方向：电力电容器应用的研究。

3.徐忠兴，1970年3月，单位：中国石油吉林石化公司动力二厂，工程师，研究方向：电力电容器应用的研究。