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电容器故障原因分析及对策

更新时间:2012-10-31   点击次数:2655次
  1、运行电压过高
  
  电容器的运行电压是指电容器所接变电所母线的系统电压,直接影响电容器的寿命和出力。运行中电容器内部的有功功率损耗由其介质损失和导体电阻损失二部分组成,而介质损失占电容器总有功功率损耗的98%以上,介质损失的大小直接影响电容器的温升,可用下式表示:
  
  Pr=Qctgδ=ωCU²tgδ·10‾³
  
  式中Pr——电容器的有功功率损耗KW
  
  Qc——电容器的无功功率Kvar
  
  tgδ——介质损失角正切值
  
  ω——电网角频率rad/s
  
  C——电容器的电容量μF
  
  U——电容器的运行电压kV
  
  由公式可知,电容器的有功功率损耗和电容器输出的无功功率均与电容器的运行电压的平方成正比。随着电容器的运行电压增高,电容器的有功功率损耗增加的很快,温度升高,游离增大,绝缘寿命降低。特别是在工频过电压下长时间运行,导致电容器过电流和过负荷而损坏。因此,电容器需装设较完善的工频过电压保护,规程规定,电容器连续运行的工频过电压不超过1.10倍额定电压。
  
  2、运行温度过高
  

  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10°C,电容器的电容量下降速度将加快一倍。电容器长期处于高电场强度和高温下运行将引起绝缘介质老化和介质损失tgδ增大,使电容器内部温升超过允许的温升而发热,缩短电容器的使用寿命,严重时在高电场强度作用下导致热击穿而损坏。
  
  为了防止电容器因运行温度过高导致绝缘寿命降低,电容量的下降,运行中应随时监视和控制其环境温度,尽可能采用强迫通风,改善电容器的散热条件,使电容器由于热损耗产生的热量,能以对流和辐射散发出来。规程规定,空气温度在+40°C时,电容器外壳温度不得超过+55°C。周围环境温度超过+30°C时应开启通风装置,超过+40°C电容器应停止运行。
  
  3、高次谐波引起过电流
  
  (1)高次谐波对电容器的危害
  
  近年来,随着电力电子技术、节能技术、控制技术的高速发展,大型电弧炉、整流设备、变频装置、计算机、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。这些畸变的电压和电流对电容器的危害更大。
  
  流入电容器谐波电流叠加在电容器的基波电流上,使电容器的运行电流有效值增大,即在基波电流的基础上,又增加了谐波分量。叠加在电容器基波电压上的谐波电压,不仅使电容器运行电压的有效值增大,而且可能使峰值电压增大。如果电容器容抗与系统感抗相匹配构成谐振,对高次谐波产生放大作用,致使电容器过电流和过电压,严重时可引起电容器内部的绝缘介质局部放电,导致电容器鼓肚损坏,继电保护误动作,熔丝群爆,甚至使装置无法正常投入运行。
  
  (2)限制高次谐波的措施
  
  对于电网中有谐波源,而且影响到电容器的安全运行,应对本地区进行谐波测试及谐波响应分析计算,并通过调查附近用户找出谐波源,根据谐波源产生的原因采取相应的措施,以降低谐波源的高次谐波分量。目前,zui有效的办法是在电容器的回路中装设适当参数的串联电抗器或应用阻尼式限流器来限制电网谐波。
  
  在电抗器参数选择时,一般均以避开回路的容抗与系统感抗匹配的谐振点为原则。在电力系统中,三相电压波形是对称的,所以谐波中无偶次谐波分量,高次谐波主要是3,5,7......等奇次分量。在中性点绝缘系统中,3次谐波不能构成回路,因此,只要重点考虑5次谐波分量对电容器的影响。考虑到感抗值应有一点的裕度,所以一般取可靠系数为1.2~1.5。串联电抗器的电抗值应按下式选择:
  
  Xl=1.5Xc/n²=1.5Xc/5²=0.06Xc
  
  式中Xl——串联电抗器感抗,Ω;
  
  Xc——电容器容抗,Ω;
  
  n——谐波次数。
  
  目前,在110KV及以下变电所内,通常装设4.5%~6%的串联电抗器或采用小电抗值的阻尼式限流器方式,使得补偿电容器回路的谐波总阻抗呈现感性,抑制5次及以上谐波而又不致对3次谐波过量放大或谐振。此外,它还能够限制电容器组的合闸涌流冲击,减小电容器回路开断时所产生的过电压。
  
  4、开断电容器组引起操作过电压
  
  (1)操作过电压的形成
  
  目前,用于操作10KV电容器组的断路器多采用真空断路器。但真空断路器在合闸时触头存在弹跳现象,因而容易发生合闸过电压,过电压的峰值一般比较低,对电容器影响不大。由于电容器操作频繁,年平均投切在千次以上,特别是当开断电容器组时,有可能发生重燃或重击穿引起较高的过电压。重燃过电压一般指的是电弧熄灭后,在工频电压相位角θ为0~90°范围内电弧复燃;重击穿是指θ为90°~180°范围内电弧复燃。电弧复燃会产生过电压,计算和实测表明:开断电容器组时单相重击穿出现于电容器高压侧的对地过电压可达4.0Pu(1.0Pu等于合闸后电容器极间稳态电压峰值)以上;两相重击穿时电容器极间过电压超过2.5Un,超出国家标准《高压并联电容器》(GB3983.2—89)的5.2.3,电容器极间可以承受工频交流电压为2.15Un10s。所以,真空断路器重击穿过电压对电容器及电网中其他设备的绝缘是有害的,必须采取有效的保护措施来限制操作过电压。
  
  (2)限制操作过电压的保护措施
  
  运行经验表明,电容器组故障与电容器的配套设备质量的高低有关,尤其是开关质量的好坏,氧化锌避雷器动作特性的好坏密切有关。为了防止重燃或重击穿产生的过电压危害,必须提高断路器的触头分闸速度,提高触头间的介质恢复强度,减少重击穿的发生。因此,用作开断电容器组的真空开关,一定要选用铜铬合金触头的无重燃的真空断路器,必要时应向厂方申明,要求真空管经过“运行老炼”工艺处理或作出质量保证。考虑到变电所母线上的电容器组投切操作过电压,危及电容器组设备的安全运行。因此,电容器补偿装置必须装设无间隙氧化锌避雷器来限制过电压幅值。
  
  5、电源断开引起失压
  
  运行中的电容器如果突然失去电压,电容器本身并不会损坏。但运行中的电容器突然失压可能产生以下两个后果:其一,变电所因电源侧瞬时跳闸或主变压器断开,若电容器仍接在母线上,当电源重合闸或备用电源自动投入时,将造成电容器带负荷合闸,以致使电容器过电压而损坏。其二,当变电所失电后电压恢复时,电容器不彻除,可能造成空载变压器带电容器合闸,产生谐振过电压,将使变压器或电容器损坏。此外,在变电所停电后电压恢复的初期,可能造成因无负荷而使母线电压过高,也可以引起电容器的过电压。所以,电容器应装设失压保护。失压保护的整定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作,而在母线电压恢复正常后可靠返回,一般动作值可整定为0.3~0.6倍额定电压,动作时间应与本侧出线后备保护时间配合。
  
  公司主营:高压并联电容器,消谐器,起重机联动台,拉绳开关,跑偏开关,避雷器等产品。
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