黎华明

10kV电容器组电抗器烧毁事故论文
黎华明
【摘要】对电抗器进行有效的维护十分有必要，根据频发事故可能发生的原因，做好事故防范措施，防患于未然，对于保障电网的安全稳定运行具有十分重要的作用。

1 概述
改善电压质量、提高电网功率因素、提高电网安全运行能力的重要手段就是安装并联电容补偿装置，若无功补偿装置安装背景存在谐波注入，而且电容器组的参数匹配不适当或者同时投入运行的电容器组组合不适当，可能会导致经过电容器组的谐波电流被放大或者是使系统阻抗和电容器组产生并联谐振，最终导致电抗器或电容器因为过流而异常发热甚至损坏，直接威胁到电网的安全运行。

2 10kV电容器串联电抗器的原因
并联电容器支路内串接串联电抗器的原因可以概括为以下三点：（1）变电所中只装一组电容器时，一般合闸涌流不大，当母线短路容量不大于80倍电容器组容量时，涌流将不会超过10倍电容器组额定电流，可以不装限制涌流的串联电抗器；（2）由于现在系统中母线的短路容量普遍较大，且变电所内同时装设两组以上的并联电容器组的情况较多，并联电容器组投入运行时，所受到的合闸涌流值较大，因而，并联电容器组需串接串联电抗器；（3）串联电抗器的另一个主要作用是当系统中含有高次谐波时，装设并联电容器装置后，电容器回路的容性阻抗会将原有高次谐波含量放大，使其超过允许值，这时应在电容器回路中串接串联电抗器，以改变电容器回路的阻抗参数，限制谐波的过分放大。

3 10kV电容器组电抗器烧毁事故分析
3.1 事故简介
某站电抗器运行时电流较大，部分电抗器温升接近100℃，如在较低气温时退出运行，短时间内热胀冷缩是会导致电抗器表皮绝缘开裂，在绝缘劣化到一定程度时，若遇到较大的过电流时容易发生匝间短路，电抗器的并联进线因电流过
大而发热，热量累积数分钟后到达燃点，而保护装置在过流过压时不能及时启动最终导致电抗器烧毁。

3.2 原因分析
电抗器烧毁的原因及分析根据以上我推测电抗器烧毁有以下四个原因：长期工作电流过大加速了电抗器的绝缘老化，缩短了电抗器寿命；剧烈的热胀冷缩是电抗器表皮绝缘开裂的直接原因；保护装置在过流过压初期不能及时动作防止事故的发生；电抗器自身结构不合理，粉尘污染影响散热等等。

现对以上四个原因作具体分析：
3.2.1 电抗器工作电流过大。

某站有数次电抗器投入数分钟内即烧毁的事故，可能的原因是电抗器投入时过大的电流烧断了本身绝缘脆弱的进线，使其他进线电流变大，最终热量累积导致电抗器被烧毁。

产生瞬时过电流的原因是电化公司负荷带动过于迅速，在电抗器还未依次投入但负荷已较高的时候，系统会产生很大的电流。

解决的方法是加强与电化公司的沟通，要求其较为平缓地带起负荷，另外，目前无功补偿控制装置在符合合闸条件的情况下需要等待5分钟才能合闸，最好能在符合相关要求的前提下缩短这一等待时间。

根据某站负荷平稳时的记录，全部电抗器的日均电流均达到了额定值，部分超过了10%，虽然电抗器可以长期在1.35倍额定电流下工作，但长期电流过大不利于电抗器的寿命。

长期电流过大可能的原因：电抗率选择不当导致放大谐波。

可通过实测确定35kV母线电压总畸变率是否超过3%，奇次谐波含有量是否超过2.4%，若超过则可尝试用12%电抗器进行验算，进行谐波测试时应在负荷稳定时进行谐波是指频率为基波整数倍数（1以外）的交流量，它因负载的非线性而产生，谐波对电力系统有很大的危害。

当高次谐波作用电容器组上时，使电容器组电抗减小，电流增大，使系统产生谐波过电压，甚至谐振。

串联电抗器可以有效减小谐波，限制合闸涌流。

但若电抗率选择不当可能会导致谐波放大。

电抗器的选择：额定端电压UL=Uc*K；额定容量SL=Sc*K。

式中：UL：电抗器额定端电压；Uc：电容器额定电压；SL：电抗器额定容量；Sc：电容器额定容量；K：电抗率。

某站电抗器烧毁电流过大情况
3.2.2 热胀冷缩导致的绝缘破裂。

运行人员注意首先需要降低电抗器电流、温升，其次在天气剧烈变化的时候调度和运行应尽量不改变无功补偿的运行方式，在运行人员巡视时检查电抗器外绝缘破裂情况、瓷瓶有无明显的放电现象、有无异响等。

3.2.3 保护装置不启动。

电抗器的毁坏除了由于谐波引起过流导致过热以外，另外一个间接原因是保护装置在过压过流情况下不能及时动作。

目前，电容器组大部分都为并联，保护配置包括过流保护、速断保护、电压不平衡保护、过压与低压保护、压差保护等，通过分析可知，上述保护对电抗器故障的保护作用不明显。

就过电流与速断保护来说，一般情况电容器组的电流大小Ic=Us/（1-K）Xc。

式中：Us=电源电压；Xc=电容器组容抗；K=电抗率。

可知电容器组的电抗器电抗率K如果越高，则流经电容器回路的电流Ic也会越大，反之则亦然。

如果电抗器出现线圈短路甚至烧毁的时候，它的电感值随之而降低，K值越小回路电流Ic就会愈小。

所以，将Ic增大作为判断依据的速断以及过流保护根本不会有任何反应；电压压差保护电压差动保护简单的就是从电容器的首尾两端选取信号。

只有电容器发生故障时，才会出现有电压信号。

故只要电容器没有故障，就算电抗器全短路，电压差动保护就不会产生任何动作。

在单星形接线的电容器组中，不平衡电压保护就是在某相电抗器产生故障时，可能会导致三相回路阻抗发生不平衡从而引起中性点电位偏移，三相开口三角产生了不平衡电压。

但是因为每组电容器容抗远比电抗器感抗大，依据每台电容器组内部的不同小电容元件的并联总个数M以及串联个数N，那么可知不平衡电压保护整定值取值的范围一般是0.08～0.15倍的相电压。

4 10kV电容器组电抗器烧毁事故防范措施
（1）加强电容设备的运行维护管理，特别是加强关键部位和绝缘薄弱部分的维护检查；（2）加强变电站现场定检和试验工作，发现室外串联电抗器异常情况或存在断股和绝缘损坏现象，应及早处理。

运行人员在日常巡视过程中注意做好10kV电容器、电抗器的巡视、检查、测温记录和数据分析工作，必须周期性地对运行中的无功设备进行测温记录，外观检查线匝绝缘是否有开裂及玻璃纤维条断裂以及各进出线焊接情况，确保电容器和电抗器在正常可用状态；（3）在条
件允许时，调度部门应减少天气突变时对电容器运行方式的改变；（4）请网局或上级有关单位协助测量变电站的谐波分量，以确定电抗器的参数选择，避免发生因系统谐波较大而引发的电抗器烧坏故障；（5）加强对施工人员工程质量的控制，做好工程提前介入工作，保证现场设备安装的正常准确；（6）试验人员应加强对此类10kV电容器、电抗器的试验，对隐患进行排查，为检修分部提供数据支持。

检修分部应加强此类10kV电容器、电抗器的专项检查维护，制定相关工作计划，做好防范措施。

5 结语
对电抗器进行有效的维护十分有必要，根据频发事故可能发生的原因，做好事故防范措施，防患于未然，对于保障电网的安全稳定运行具有十分重要的作用。

参考文献
[1] 李小伟.电容器组串联电抗器烧毁的原因分析与建议[J].广西电力，2009，（1）.
[2] 余梦泽，陈柏超，曹志煌，等.110kV并联可控电抗器及其应用[J].电力系统自动化，2008，32（3）.。