变电站10kV电容器出现故障原因分析

变电站10kV电容器出现故障原因分析

摘要：电网规模为适应经济社会发展需要，也在不断发展扩大，电网系统无功电压的重要作用日益凸显，不断有新的无功补偿装置进入电网系统工作。随着无功电压系统的长时间运行，导致电容器组出现故障的情况屡有发生。因此，找出电容器组出现故障的原因，并提出相应解决措施十分有必要。

关键词：电容器故障原因分析

一、前沿

在电力系统中，由于无功功率不足，会使系统电压及功率因数降低，从而损坏用电设备，严重时会造成电压崩溃，使系统瓦解，造成大面积停电。另外，功率因数和电压的降低，还会使电器设备得不到充分利用，造成电能损耗增加，效率降低，限制了线路的送电能力，影响电网的安全运行及用户正常用电。

二、电容器故障原因

对出现故障的电容器进行综合检测分析，发现绝缘电阻、油色谱以及电容量均出现不同程度损坏情况。随后调取了部分相关信息，如保护信息、保护装置型号，对相关元件如电抗器与避雷器等进行测试分析，在现场实测谐波，发现电容器组损坏原因有以下几点：

1 电压未进行保护整定

变电站将不平衡电压标准均设定为5V，并未根据实际情况对非平衡电压标准进行设置，建议调整为3V相对合理。缩短动作时间，将时间改为0.2至0.5秒之间，这样即使出现故障三相仍能准确灵敏运行。建议在电压正常运行情况下再增加1V。就各变电站对电容器组的保护设置而言，其中有的变电站尚未设置非平衡电压保护，如电容器出现故障问题时，三相电压将失去平衡，因此电容器的保护内容应以非平衡电压的保护为主。此外，变电站保护的装置型号老旧、设置不完整，将造成故障进一步扩大，出现熔断器发生群爆情况。部分变电站的非平衡电压保护装置尚未投入使用，若出现异常情况将导致故障扩大升级，进而导致电容器组部分功能薄弱，无法进行有效保护。

2 开关选型不当

开关的型号选择不恰当，或者真空开关质量较低等原因，可能使开关损坏频率较大，导致开关重燃。根据实地调查情况来看，各变电站出现故障的电容器开关都未使用大型厂家生产的比较成熟的品牌，也未发现厂家关于出厂开关的相关试验报告。

3 受系统谐波的影响

最近几年，我国部分地区的电网系统负荷发生改变，尤其是非线性负荷出现大幅度增长，大多数电抗器的调谐度在百分之六作用，且只能控制三次谐波，若出现控制范围外的谐波将无法控制。电容器组出现故障大多发生在夜间，因为夜间对工业用户实行优惠电价，部分用户可能处于生产高峰期，此时容易出现串联谐振情况。

4 熔断器故障

如某变电站熔断器出现故障，发生群爆。其原因可能是由于熔断器在工作中受潮或者弹簧拉力不足，进而造成单个的电容器出现故障时，无法快速熔断，导致群爆或者拒动情况发生，使故障进一步升级扩大。

5 产品质量原因

将产品返厂由厂家进行分拆检查，结果发现电容器产品的生产材料或多或少存在着一些问题，如绝缘程度薄弱等，均可能导致电容器元件击穿，扩大故障范围。

6 环境温度不适

部分变电站的电容器所处的室内环境空间狭小，降温措施不到位，在夏季气温过高，加之室内空气湿度大，更容易导致设备老化，缩短设备使用寿命。

三、电容器故障解决措施

1 调整电容器组选型

日后在电容器组型号的选择方面宜选用额定电压较高的电容器，现在各电网公司大多使用端电压标准为11千伏的电容器，该额定值在电压异常时易遭到绝缘损坏。今后可选用端电压标准为12千伏的电容器，以提高设备绝缘耐和高压水平。如果变电站有条件，还可考虑使用框架式电容器组，以改变集合式电容器组出现局部损坏导致所有电容器组停用的现状，易于单个电容器元件受损的修复更换。

2 厂家需提高配套放电TV

负责安装的工作人员应找准电压量的取值，同时在安装过程中保证接地良好。目前，大多数变电站电容器组的电压取值仍然使用母线TV电压值。难以达到测量电容器组端电压的目的，会导致保护出现故障。安装人员需对所用仪表进行调试，保证仪表精确度，避免产生量值偏差。

3 修改保护整定方式

对于保护整定的标准值设定应该针对不同情况分别设置。过电压整定时间减少至5秒，而保护整定标准值降低至108V；对老旧不能设置非平衡电压保护的设备进行更换，目前将非平衡电压值设置在5V是否合理尚无准确定论，使用集合式电容器组时，厂家应为客户提供相关保护方法及保护数据。非平衡电压保护的标准值应该在正常运行的电压下增加1V[3]。

4 关注系统接地问题

目前，各变电站大多数为小型电流接地系统，而且线缆数量多、负荷超重易导致系统过电压。为保障电容器组设备的正常运行，在选择消弧线圈以及接地装置时应确保有足够的容量、选线准确无误、运行正常，对10kV系统接地后再出现的过电压情况应高度重视。正在进行检修调试的单位，应对10kV接地装置进行全面检查，确保线路接地时间低于两小时，迅速排除接地故障。

四、结束语

电力系统中电容器组的正常稳定运行，能有效提高系统功率因素，改善电网电压质量和降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率，进而保证电网安全稳定运行。

参考文献

[1] 中国电力企业联合会.电气装置安装工程施工及验收规范.中国电力出版社，1997.

[2] 胡晓，张化良，钟山.国家电网公司110～500 kV变电站电容器典型规范的编制和应用［J］.电力设备，2007，6（8）：8-11.