并联电容器的故障分析及解决措施

并联电容器的故障分析及解决措施

摘要：电力系统中，通过并联电容器进行无功补偿，这对电力系统稳定安全运行、改善电能质量、降低电能损耗、增加输配电能力发挥着重要作用，文章分析了国内外有关并联电容器的常见故障及解决措施。

关键词：并联电容器；故障分析；解决措施

引言：

电容器在现代科学技术及工业领域中的应用十分广泛，种类很多，并联电容器是目前用量最大的电力电容器。近年来，国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司的电网容量不断增加，电压等级的提高和输电距离的增加，无功补偿技术和补偿设备也有很快的发展，尤其是并联电容器装置有了更快的发展。并联电容器对补偿无功功率、提高功率因数、滤除谐波等方面起着重要作用，正是由于并联电容器的广泛应用，许多关键问题未研究透彻，从而埋下隐患。为了更好地掌握并联电容器的技术发展、存在问题及解决对策，防止在运行中发生事故造成不必要的损失，从而满足电力系统安全、经济和电压质量的要求。

1、运行中并联电容器的常见异常现象

并联电容器装置在运行中出现的异常情况比较多，也比较复杂，有的是设备自身质量问题，有的是外界因素造成的。异常运行问题如果不引起重视或者不予以及时处理，长期积累有些会影响装置的正常运行，甚至造成意想不到的事故。运行中并联电容器的常见异常现象及原因如表1：

2、外壳、支柱绝缘子和其他配件不定期清扫严重积尘；

2、并联电容器典型故障分析及防止措施

2.1投入电容器时产生的涌流及防止措施

投入电容器(组)时产生的合闸涌流是由于合闸投运的瞬间发生的暂态过程引起的一种冲击电流。电容器的投入涌流是一种持续时间很短的电流，由于涌流值需要与稳定电流相比较才有意义，因此通常不用涌流的电流值来描述涌流，而是用倍数来描述涌流，所谓涌流倍数就是涌流与稳定电流的比值。其波形如图a.

图a 涌流波形图

涌流的频率较高，可达几百到几千赫，幅值比电容器在正常工作时电流大几倍至几十倍，但衰减很快且持续时间很短，小于20ms。电容器投入分为两种情况：一是单独一组电容器投入；二是已经有并联电容器在运行，又投入一组电容器。

限止涌流的措施：

（1）串联电抗器，在电容器上串联电抗器可以限制涌流，通常使用的是带铁芯的电抗器（可以看成一个铁芯电感线圈）。

（2）断路器加装并联电阻，虽然还会出现涌流，但是涌流会变小。

2.2充电电流在电流互感器二次侧引起的过电压及防止措施

在200kvar以下的小容量并联电容器组中，在未接串联电抗器的情况下，当投入并联电容器的瞬间，在电容器回路中及与之直接连接的电流互感器电路中将发生闪络，从而使二次回路中的仪表和继电器有烧损的可能。这就是由于并联电容器投入时的充电电流引起的。

防止措施:

并联电容器回路中增加感性电抗就可以使充电电流和频率的倍数减小。

2.3高次谐波引起的异常现象及防治措施

2.3.1电容器的异常过电流，并联电容器在配电网高次谐波作用下，会产生过电流。一种是串联谐振引起的过电流，发生串联谐振时，过电流很大，过电压也很高，这就对电容器产生严重威胁。这一现象容易导致现场发生导线过热、绝缘破坏、装置断路着火、电容器接线头焊锡熔化等事故。一种是并联电流谐振引起的过电流，由于一般谐波源高次谐波感抗比电源侧、负荷侧以及电容器支路的高次谐波阻抗都大得多，这就可以用谐波电流源的概念进行分析。

防止措施：

（1）避免空载变压器带并联补偿电容器装置运行，对有自动投切装置的电容器组，手动调试时，必须注意带上负荷，以避免空载变压器带并联补偿电容器

装置运行。同时注意并联补偿电容器装置不要与空载变压器同时投切，应遵循并联补偿电容器装置后投先切的原则，以免损坏。

（2）串联电抗器，根据配网实际存在的谐波情况，在并联补偿电容器回路中串联电抗器。

（3）电容器组投入时应避开产生谐波的容量范围。运行中注意电容器的投入容量，避开产生3次、5次谐波谐振的容量。

（4）对于谐波严重的电力系统中的电容器装置，设置谐波保护用以发现和防止谐波危害。

2.3.2高次谐波引起的过电压，在装设并联电容器补偿的配网中，当母线接有谐波源用户时，可能发生谐波谐振过电压。配电网络的阻抗和电容器组的电容可以看成一个R、L、C的串联电路，其等值电路如图b所示。

图b R、L、C串联等值电路

防止措施:

电容器组投入运行后，如发现有严重过电流现象，应进行具体分析并采取相应措施。

（1）安装地点运行电压不高，但过电流严重，主要考虑波形畸变问题。

（2）在电容器回路中串联电抗器，感抗值得选择应该在可能产生的任一谐波下均使电容器回路的总电抗为感性而不是容性，从根本上消除谐振的可能性。

（3）采取必要的分组方式可避免分组电容器投到谐振点上，同时可避免出现过大的谐波电流放大倍数。

2.4电容器组电流出现明显偏大及防止措施

除运行电压偏高外，其原因是电容器组在安装前没有根据系统谐波背景设计论证和计算，使之选择的串联电抗参数不能起到抑制谐波的作用；运行中负荷谐波变化，没有进行监测和治理，谐波电流放大；电容器组缺台运行；串联电抗器发生匝间短路。

防止措施：

（1）安装电容器组前要实测电容器接入点（变电站）的谐波背景和收集负荷谐波情况，通过设计论证和计算，作为选择串联电抗器参数的依据，如抑制5

次及以上谐波的选择电抗率为5%、6%，抑制3次及以上谐波的选择电抗率为12%。

（2）根据电容器的例试情况，要对电容器组参数与电抗器参数进行核算，防止发生谐振，特别是电容损坏后要及时补充，集合式电容器和有内熔丝的电容器更要引起注意，因为内熔丝动作后，电容值下降，容抗损坏。

（3）电容器组缺台运行时，及时补充电容器以保持电容量的平衡。特别注意三相间、两个星形间（双Y接线时）的电容量应配置平衡；各相的上下两段串联间的电容量平衡，否则两段电容器承受电压不同，电容量小（台数少）的段电压可能超过电容器额定电压；电压可能超过标准持续运行允许的1.1倍额定电压，保护不会动作于跳闸，故障发生在上或下段时，保护灵敏度也不同。

2.5电容量明显变化及防止措施

电容量出现明显变化是电容器内部有局部放电现象，损坏元件造成的。

防止措施:

（1）定期进行实测电容量，尽量采用不拆连接线的测量方法，防止因拆装连接线导致套管受力而发生套管根部渗、漏油。

（2）有内熔丝电容器的电容量减少，要按照保护整定允许减少的规定值推出运行。

（3）电容器的电容量增大有两种情况，一种是无内熔丝的电容器一但发生电容量增大，即超过一个串联段击穿所引起的电容量增大，应立即退出运行。一种是有内熔丝的电容器应考虑为一个元件击穿故障，相应内熔丝没有熔断引起电容量增大的，要立即退出运行，以防止电容器带故障运行而发展成扩大性故障。

2.6切断电容器组产生过电压的异常现象及防止措施

我国10～63kV系统为中性点不接地系统的小电流接地系统。无功补偿补用的电容器组均采取中性点绝缘形式。经验表明，在切断电容器组时会产生重燃过电压而引起事故。

防治措施:

（1）采用无重燃断路器，由于切断电容器组过电压是由于断路器重燃引起的，所以采用无重燃断路器是一项有效措施。但是做到完全不重燃是有一定困难的，我国采用另加保护来限制其重燃过电压。

（2）装设金属氧化物避雷器，这种方法是我国目前使用最为广泛的限压措施。对于星形接线的电容器组，除了在电容器极间装设金属氧化物避雷器外，还