劉長生
(四川省攀枝花電業(yè)局,四川 攀枝花 617000)
電容器在目前電力系統(tǒng)中對于提高電能質(zhì)量有著舉足輕重的作用,是保障電力系統(tǒng)經(jīng)濟安全運行的重要手段,它的安全運行和故障處理非常重要。在長期運行工作中,因為運行環(huán)境、人為因素以及設(shè)計方面的問題,電容器故障屢見不鮮,嚴重地威脅著電力系統(tǒng)的運行。
從電容器損壞的形態(tài)來分,以油箱鼓肚(膨脹)和滲漏油情況居多,其次為內(nèi)部故障熔絲動作、絕緣不良、爆炸等現(xiàn)象,此外還有小動物造成的損害。近年來根據(jù)關(guān)鍵資料統(tǒng)計,電容器故障情況滲漏油占30%、鼓肚占44%、內(nèi)部故障熔絲動作占12%、絕緣不良占10%。以下針對電容器不同的故障情況進行分析,并提出相應(yīng)的處理措施。
在所有電容器的故障中,鼓肚是占比例最大的。一般油箱隨溫度變化發(fā)生膨脹和收縮是正?,F(xiàn)象,但當內(nèi)部發(fā)生局部放電,絕緣油產(chǎn)生大量氣體,就會使箱壁變形,形成明顯的鼓肚現(xiàn)象,發(fā)生鼓肚的電容器不能修復(fù),只能拆下更換新電容器。造成鼓肚的原因主要是產(chǎn)品質(zhì)量問題,例如為絕緣紙和鉛箔質(zhì)量差,浸漬液不是吸氣性的電容器油,又沒有合格的凈化處理條件,加之在設(shè)計上追求比特性的指標,工作場強選擇較高,這些低質(zhì)量的產(chǎn)品在高電場下運行,極易造成鼓肚和元件擊穿熔絲動作的故障。實際運行表明:電容元件擊穿的部位多在電極邊緣、拐角和引線與極板接觸處,以及元件出現(xiàn)摺迭部位。這些地方電場強度和電流密度都較高,容易發(fā)生局部放電或過熱燒傷絕緣。此外,運行電壓過高或開關(guān)重燃引起的操作過電壓,也將產(chǎn)生局部放電。所以把好進貨關(guān)是避免電容器鼓肚損壞的根本措施。
滲漏油現(xiàn)象主要是密封不嚴或不牢固造成的,電容器是全密封裝置,如密封不嚴,空氣和水分以及雜質(zhì)都可能進入油箱內(nèi)部,造成絕緣受損,危害極大,因此電容器是不允許滲漏油的。實際中滲漏部位主要在油箱焊縫和套管處,說明是焊接工藝不良,廠家對密封實驗沒有嚴格要求,不是逐臺試漏。按一般標準應(yīng)加熱到75℃保持2小時試驗,在進貨時應(yīng)嚴格要求廠家進行此項試驗。實際中套管滲油的部位主要是根部法蘭、帽蓋和螺栓等焊口,滲漏的原因有加工工藝問題,還有結(jié)構(gòu)設(shè)計和人為的原因。螺栓和帽蓋所采用的焊接機械強度差,螺絲緊力稍大就會脫焊;有的變電所用硬母線連接螺桿,使螺栓受力,溫度變化時也受應(yīng)力,很容易將螺桿焊口拉開;另外搬運時直接提套管,以及運輸過程的搬運不慎也會使焊縫開裂。針對以上原因分別對廠家和運行檢修人員采取措施,加強管理,滲漏問題可以得到解決。輕微滲漏可以用錫和環(huán)氧樹脂補焊。
這類現(xiàn)象是在預(yù)防性試驗中發(fā)現(xiàn)的,基本上有兩種情況:
a)電容值過高。長期加熱電壓的壽命試驗中,電容值的變化是很小的。電容值的突然增高,只能認為是部分電容元件擊穿短路,因為電容器是由多段元件串聯(lián)組成的,串聯(lián)段數(shù)減少,電容才會增高。如果部分元件發(fā)生斷線,電容值將會減少。
b)另一部分絕緣不良的電容器是介質(zhì)損失角過大所致。長期運行的電容器介質(zhì)損失角會略有增加,但是成倍增長卻是不正?,F(xiàn)象。由于只有發(fā)生局部放電和局部過熱才會發(fā)生介質(zhì)損失角過大的問題,因此我們對這些產(chǎn)品只能進行更換。電極對油箱的絕緣強度一般是比較高的,但由于工藝上產(chǎn)生的缺陷:例如在焊接過程中燒傷了元件與油箱間的絕緣紙板,引線沒包絕緣,油量不足,采用短尾套管絕緣距離不夠,瓷套質(zhì)量不良等,在試驗過程中都可能發(fā)生放電和套管炸裂的故障。所以應(yīng)加強巡檢,及時發(fā)現(xiàn)事故隱患并進行相應(yīng)處理。
爆炸現(xiàn)象在近年來出現(xiàn)較少,產(chǎn)生爆炸的根本原因是極間游離放電造成的電容器極間擊穿短路。我們認為電容器只要配裝適當?shù)谋Wo熔絲,其安秒特性就小于油箱的爆裂特性。當電容器發(fā)生短路擊穿時,熔絲將首先切斷電源,避免爆炸產(chǎn)生,并且可以防止著火和將鄰近電容器炸壞。星形接線的電容器組,由于故障電流受到限制也很少發(fā)生爆炸現(xiàn)象。因此可以肯定,單臺保護熔絲是很重要的裝置,其安秒特性配置適當就完成可以防止油箱爆裂,所以采用星形接線也是很重要的防爆措施。
紙膜和全膜電容器極間短路擊穿的性質(zhì)是有差異的。全紙和紙膜復(fù)合介質(zhì)的電容元件在局部放電后,絕緣紙在高溫下碳化。由于碳化紙的隔離會使放電維持一段時間,這時會產(chǎn)生大量氣體,如果沒有熔絲保護,油箱將會爆裂。全膜電容器則在放電后薄膜受高溫作用熔化,使兩個電極接觸短聯(lián),而不發(fā)生電弧放電,也不會產(chǎn)生氣體引起爆炸,所以防爆應(yīng)選用全膜電容器。
由于開關(guān)重燃引起的操作過電壓和系統(tǒng)諧振曾經(jīng)損壞過一部分電容器,經(jīng)過配套設(shè)備完善化,這類故障已經(jīng)很少發(fā)生。但是因雷擊電容器套管閃絡(luò),或避雷器距離電容器超過150m,沒有起到防雷作用,也會損壞電容器,還有套管外絕緣強度和清潔等問題也應(yīng)引起我們的重視。不過總的來說,過電壓對電容器的威脅不大。由于小動物竄入電容器設(shè)施,使套管短路引起爆炸的事故時常發(fā)生,所以安裝適當?shù)谋Wo遮攔很有必要。
2.1 外殼各部是否存在滲漏、外殼是否有鼓肚、膨脹量是否超過正常熱脹冷縮的彈性許可度;室外電容器組未涂冷鋅的還應(yīng)檢查外殼油漆是否脫落、生銹,當脫落或生銹較嚴重時可涂冷鋅解決;套管是否清潔完整,有無裂紋和放電現(xiàn)象;引線連接處各處有無松動、脫落或斷線、發(fā)熱變色。電容器容量與熔斷器容量的配置必須相符等嚴禁電容器帶病運行。
2.2 應(yīng)保證電容器室要有良好的通風(fēng)室內(nèi)溫度應(yīng)滿足制造廠家規(guī)定的要求,還要保證電容器不受油、水、雨、雪的侵蝕不受日光直曬,如無特殊規(guī)定的,一般運行環(huán)境溫度范圍應(yīng)控制在±40℃。
2.3 在運行中電容器出現(xiàn)不正常的異響時,說明內(nèi)部有局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生,應(yīng)退出運行。另外當電容器噴油或起火、接頭嚴重過熱、套管嚴重放電閃絡(luò)、電容器爆炸時都必須將電容器停止運行。
2.4 電容器停電安全技術(shù)要求:a.斷開開關(guān),拉開兩側(cè)刀閘b.放電至少3分鐘后,驗明無電推上接地刀閘c.為防止操作過電壓,電容器與變壓器或饋電線路停、送電時禁止同時投入或退出。
2.5 接地應(yīng)良好,運行中每月應(yīng)對放電電阻及其回路進行一次檢查,并確認是否良好。停電檢查工作應(yīng)嚴格執(zhí)行《電工安全工作規(guī)程》,電容器接地前應(yīng)逐相充份放電,星形接線電容器的中性點應(yīng)接地,串聯(lián)電容器及與整組電容器脫離的電容器應(yīng)逐個放電,裝在絕緣支架上的電容器外殼也應(yīng)放電。
2.6 正確進行電容器的投切操作。電容器的投入或退出應(yīng)根據(jù)母線電壓曲線或按定值由無功自動投切裝置來實現(xiàn)。在投入電容行前應(yīng)檢查電容器保護在加用位置。正常情況下電容器開關(guān)處在熱備用狀態(tài),投入后應(yīng)認真檢查開關(guān)位置及電流電壓變化情況。
總之要使低壓無功補償裝置真正實現(xiàn)節(jié)能降耗、延長供用電設(shè)備使用壽命、提高經(jīng)濟效益的目的就必須真正做到合理選型以確保無功補償設(shè)備滿足具體的使用要求。作為無功補償裝置的使用者和制造者在關(guān)注設(shè)備成本的同時還應(yīng)該充分考慮裝置的性能優(yōu)劣從而獲得最大的綜合經(jīng)濟效益。
[1]李 巖,楊民軒.電力電容器局部放電聲電檢測系統(tǒng)的應(yīng)用 青藏鐵路公司;青藏鐵路公司電力試驗所【期刊】電氣化鐵道,2008(02).