王杜 李建紅
(1.湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南湘潭 411101; 2.湖南電器科學(xué)研究院有限公司 湖南長沙 410009)
無功補(bǔ)償裝置是電力網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。電容器,調(diào)節(jié)電力網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù),補(bǔ)償無功功率是無功補(bǔ)償裝置的重要組成部分。電容器本身就是我國電力企業(yè)的重要設(shè)備,其安全、穩(wěn)定地運(yùn)行,關(guān)乎電力資源的質(zhì)量和安全?,F(xiàn)如今,由于人們生活質(zhì)量的提高,對電力企業(yè)提出新的要求,為了保障電力資源安全輸送,應(yīng)加強(qiáng)對電容器的管理,確保其處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。然而,電容器組在運(yùn)行過程中很容易出現(xiàn)故障,文章結(jié)合作者實際經(jīng)驗,針對電容器故障進(jìn)行淺析,為今后更好地保證電容器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
以常用的三相用電設(shè)備加以說明,設(shè)線路每相導(dǎo)線的電阻為R(Ω),線電流為I(A),則該線路的三相有功功率損耗為:
P=3I2R×10-3=3(Ia/cosφ)2R×10-3
=(P2R×10-3)/Ue2cos2φ(kW)
由此可以看出,功率過低對供電設(shè)備所帶來的影響之大,普通現(xiàn)象是:功率因數(shù)越低,線路功率損耗越大。
在三相交流電路中,當(dāng)各相負(fù)荷平衡時,各相導(dǎo)線中的電流值均相等,電流與電壓間的相位差亦相同,可先計算其一相的電壓損失,然后再按一般方法換算成線電壓損失。
在工程實際中,根據(jù)實際總結(jié)出電網(wǎng)供電線路的電壓損失的基本計算公式為
Ux=(PR+QX)/Ue(V)
因此,當(dāng)無功功率Q越大時,用電設(shè)備的電壓偏移增大,供電質(zhì)量下降。
供電能力之所以被降低,原因是設(shè)備功率因數(shù)被降低,致使相同容量的供電設(shè)備有功功率被減少,綜上所述,可知無功補(bǔ)償是電網(wǎng)設(shè)備不可或缺的部分,因此,作為無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜餮b置工作人員有必要防止其非必要損壞[1]。
(1)可能是由于電容器絕緣不良,造成漏電,在電容器工作過程中會出現(xiàn)間接性斷火現(xiàn)象,會影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2)可能由于電容器斷路,通常情況下,在電容器斷路之后,它是處于不充電狀態(tài)的,由于受到自感電動勢的影響,使次級線圈感應(yīng)的高壓電動勢降低。常見現(xiàn)象,電容器工作期間處于間接斷火現(xiàn)象,同時油門處于加大狀態(tài),而發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不能被增高。
(3)電容器短路,是誘發(fā)其出現(xiàn)故障問題的一個重要因素,由于電容器絕緣被擊穿,會致使其內(nèi)部存在的短路。
(4)電容器本身不搭鐵,電容器外殼有一層防腐層,在其處于低壓電路時,它本身是不產(chǎn)生回路的,會使發(fā)動機(jī)不能發(fā)動,從而影響電容器正常運(yùn)作[2]。
(5)整定值設(shè)置過大,接內(nèi)熔絲電容器裝置的差壓保護(hù)整定值和延時時間設(shè)置過大,保護(hù)存在可能[3]。
(6)電容器產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo),也是其損害的一個關(guān)鍵性因素。大多數(shù)情況下,電容元件擊穿主要是由于絕緣受潮、介質(zhì)老化、生產(chǎn)質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境等原因?qū)е?。很多小作坊生產(chǎn)產(chǎn)品往往存在以次充好現(xiàn)象,再加上內(nèi)部配件絕緣沒在嚴(yán)格條件下處理。在長期工作電壓下,電容器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象,導(dǎo)致絕緣損傷和老化。最重要的是會因其局部溫度不斷升高,導(dǎo)致元件電化學(xué)擊穿,電容器損壞。
(7)產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。一些電容器處于落后狀態(tài),也有一些電容器表面的絕緣層處于損壞狀態(tài),再加上內(nèi)部元件存在故障,在長時間工作電壓下,其溫度會隨之升高,會出現(xiàn)一系列故障問題,如導(dǎo)致元件電化學(xué)擊穿、電容器損壞[4]。
(8)通常情況下,電容器之所以出現(xiàn)故障,一部分原因還來自于涌流過大,間接性致使電容器過熱,從而出現(xiàn)故障。例如:當(dāng)電網(wǎng)的諧波超標(biāo)時,同樣會引起過大電流,使得電容器表面溫度處于過熱狀態(tài),若不及時處理,將會使絕緣性能被降低,乃至損壞。
(9)無功補(bǔ)償電容器之所以出現(xiàn)故障,一部分原因還可能來自安裝配置方面,倘若安裝配置不合理,同樣會造成安全事故問題發(fā)生。首先,工作人員在安裝時,由于電容器組接線方式選擇不合理,極為容易出現(xiàn)安全事故問題,再加上放電線圈接線方式及其與不平衡保護(hù)配置存在不合理現(xiàn)象,在切除電容器時會引起過電壓,從而對電容器設(shè)備造成傷害。其次,很多人員在操作時,沒有確保串聯(lián)電抗器電抗率的匹配性,很容易受到諧波的污染而損害電容器,無法確保系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),若不及時處理,還會引發(fā)電容器外殼出現(xiàn)變形或者是群爆等現(xiàn)象。
高壓熔斷器作為并聯(lián)電容器組中單臺電容器內(nèi)部主要保護(hù)電器,只有確保其處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),才能夠避免安全事故問題的出現(xiàn)。
2.2.1主要特點(diǎn)
第一,大部分電容器都安裝于室外,一旦其出現(xiàn)熔斷器群爆之后,其外表的保護(hù)管上會存在放電燒損現(xiàn)象。保護(hù)管與熔絲尾線處于一個未脫離的狀態(tài)。第二,惡劣天氣下,倘若熔斷器投入使用,會存在著群爆現(xiàn)象。第三,對于內(nèi)部存有缺陷的電容器來講,一旦投入使用,也會存在一些安全隱患,在運(yùn)行初期極易出現(xiàn)群爆現(xiàn)象,不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。第四,群爆在發(fā)生時,大多數(shù)的斷熔器是處于不動作狀態(tài),之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象,一部分原因是電容器組繼電保護(hù)裝置不動作所致。
2.2.2 群爆的具體原因
第一,當(dāng)熔斷器因溫度較高,而出現(xiàn)熔斷之后,它的尾線是不能與保護(hù)管脫離的。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,市面上的熔斷器類別變得越來越多,主要以噴逐式為主,這種通熱容器它就有很多優(yōu)點(diǎn),例如:結(jié)構(gòu)簡單且價格低廉,備受電力企業(yè)青睞,能夠幫助企業(yè)節(jié)省一部分的成本支出。但是在運(yùn)行過程中,倘若熔斷器發(fā)生熔斷,保護(hù)管所承受的電壓是非常之大的。第二,熔斷器的額定電流選擇過小,也是引發(fā)群爆的一個重要因素?,F(xiàn)場調(diào)查表明:我國生產(chǎn)的熔斷器額定電流的偏差多數(shù)已經(jīng)超過20%。部分企業(yè)在選擇熔斷器額定電流時,并沒有充分考慮到和電容器額定電流相匹配,會因熔斷器額定電流選擇過小,而使群爆現(xiàn)象時常出現(xiàn)。第三,熔斷器開關(guān)處于不良狀態(tài),同樣會使之出現(xiàn)熔斷,從而產(chǎn)生群爆現(xiàn)象,再加上諧波影響產(chǎn)生群爆,同樣會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.2.3 防止熔斷器出現(xiàn)群爆的措施
致使熔斷器出現(xiàn)群爆的原因有方方面面的,所以為了降低群爆現(xiàn)象對系統(tǒng)運(yùn)行所帶來的影響,要采取相應(yīng)的防治措施。例如:選用性能較好的斷容器并投入使用,可以極大地避免出現(xiàn)群爆現(xiàn)象;或者,可以采用單臺機(jī)保護(hù)熔斷器,并從源頭上防止群爆現(xiàn)象的出現(xiàn)。目前,市面上電壓等級電容器組日益增多,通常是以35 kV 以上為主,電容器組主要是采用單臺熔絲保護(hù),它是防止爆炸的有效措施。企業(yè)要正確選擇電容器與電容器額定電流比值,避免選擇電流比值較小的熔斷器。而為了避免群爆問題發(fā)生,還可以通過采用星形接線,或者是通過正確選擇串聯(lián)電容器的感抗值等方法。再或者,電容器組盡可能地采用中性點(diǎn)不接地的雙星線接地,并采用雙星線零流平衡保護(hù),這有助于從源頭上杜絕電容器爆炸事故。除此之外,對于熔斷器自身開斷性不良問題要予以重視,此時應(yīng)克服熔斷器結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn),從而有效防止群爆問題再次出現(xiàn),保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)[6]。
電容器使用過程中會出現(xiàn)很多故障,其中滲漏油也是一個常見的故障之一,通常情況下,造成滲漏的原因有很多,具體應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行分析:第一,可能是由于制造工藝不先進(jìn)所致,再加上結(jié)構(gòu)設(shè)計存在著不完善的現(xiàn)象,都會使電容器在后期使用過程中出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象;第二,各部分零件在生產(chǎn)過程中,會因人為因素影響,使得所生產(chǎn)出來的電容器質(zhì)量不達(dá)標(biāo);第三,很多生產(chǎn)企業(yè)在運(yùn)輸相關(guān)零件時由于保護(hù)不到位,在運(yùn)輸過程中各個零件發(fā)生擠壓、碰撞,會導(dǎo)致外殼存在著一些故障問題,使得電容器在后期生產(chǎn)時存在質(zhì)量缺陷。同時,部分生產(chǎn)廠家的焊接工藝也不夠先進(jìn)化,所以在后期生產(chǎn)時,都會因此而使產(chǎn)品質(zhì)量不佳,電力企業(yè)在使用這些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的設(shè)備時,很容易損壞電容器。
鼓肚也是無功補(bǔ)償電容器在使用時所引發(fā)的事故,它是指電容器外殼出現(xiàn)變形,通常是由于在高電場作用之下,使得電容器內(nèi)部介質(zhì)游離,進(jìn)一步對箱體放電,導(dǎo)致其出現(xiàn)“鼓肚”現(xiàn)象,若不及時處理,極易引發(fā)電容器爆炸事故。其中,造成箱體膨脹的原因有很多,不同的因素所帶來的危害也有所不同。比如:由于電容器質(zhì)量較差,在運(yùn)行過程中會,隨著溫度的升高,而致使其外殼發(fā)生膨脹;或者也可能是由電容器自身散熱能力不強(qiáng),導(dǎo)致在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,會使其出現(xiàn)鼓肚。
電容器還會因不平衡保護(hù)動作而出現(xiàn)故障問題,再加上放電線圈存在故障問題,無法確保電容器處于安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
只有合格的設(shè)備,才能夠為電力企業(yè)穩(wěn)固運(yùn)行提供更多的支持,合格的質(zhì)量是確保設(shè)備正常運(yùn)行的重要前提。電容器倘若存在著質(zhì)量問題,會引發(fā)嚴(yán)重的安全事故,威脅著的電力人員生命財產(chǎn)安全。所以,在前期選擇設(shè)備時,企業(yè)應(yīng)與各方面能力較強(qiáng)的廠商去合作,只有選擇高質(zhì)量、性能好的電容器設(shè)備并投入使用,才能夠從源頭上杜絕安全事故問題發(fā)生。其次,在電容器設(shè)備投入使用之前,要做好相關(guān)調(diào)試驗收工作,確保該設(shè)備能夠滿足電力生產(chǎn)需求。同時對于電路器、熔斷器等輔助零件更要做好質(zhì)量把關(guān),這些設(shè)備質(zhì)量是否達(dá)標(biāo),也關(guān)乎電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
以往電容器出現(xiàn)故障的原因,來自安裝配置方面,因不合理的安裝,難以確保電力資源安全輸送,所以應(yīng)通過合理安裝電容器,降低安全事故問題發(fā)生概率。首先,應(yīng)確保電容器組接線方式的合理性。以往主要是采用星形接線或者是角形接線方式。這些接線方式雖然操作簡單,但是實際上會受到很多因素的影響,而致使電容器出現(xiàn)故障問題,所以可以以新型連接作為高壓電容器次主接線形式。放電線圈則不能采用中性點(diǎn)接地連接形式,應(yīng)嚴(yán)格按照最初的設(shè)計要求,選擇合理的接線方式。電容器的接線式,應(yīng)保證其與其他保護(hù)配合良好,通過選擇串聯(lián)電抗器電抗率,保障電容器安裝配置的合理性。其次,針對串聯(lián)電抗器電抗力不匹配問題要及時去處理,通過合理安裝配置電容器,避免諧波污染損害電容器,從而引發(fā)“群爆”的問題。安裝人員在安裝之前要考慮背景諧波狀況,通常情況下,應(yīng)遵循1~5次以及以上諧波,采用5%串抗率來實現(xiàn)合理安裝的目的。另外,作業(yè)人員在安裝時,可以根據(jù)實際諧波的具體情況,做出適當(dāng)調(diào)整。
無功補(bǔ)償電容器故障種類多種多樣,不管是哪一種故障,都迫切需要工作人員去處理,這樣才能夠確保電力系統(tǒng)的安全性。它作為一種重要的無功補(bǔ)償技術(shù)手段,應(yīng)結(jié)合故障原因,采取有效的方式去做好預(yù)防。首先,應(yīng)加強(qiáng)日常巡視和檢查,運(yùn)維人員應(yīng)定期對電容器進(jìn)行檢查并做好相關(guān)記錄,檢查內(nèi)容也要具備全面性,應(yīng)包含箱體清潔、無變形、無滲漏油、絕緣表面處于良好、無破損狀,更要做好日常質(zhì)量檢查工作,才能夠保障電容器處于安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。其次,要在做好日常檢查任務(wù)之外,運(yùn)維人員要想解決電容器出現(xiàn)故障問題,還需要對相應(yīng)的零部件松緊以及接觸情況加大檢查力度,針對個別零件處于松動狀態(tài),應(yīng)及時去調(diào)整,保護(hù)裝置的彈簧是否能夠正常收放,也要重點(diǎn)去檢查,只有做好每一個環(huán)節(jié)的檢查工作,才能夠從源頭上防止電容器出現(xiàn)故障問題。除此之外,在日常安全檢查時,對于斷路器饋線等配套設(shè)備也要做好日常檢查?,F(xiàn)如今,市場競爭趨勢處于逐漸加大狀態(tài),電力企業(yè)要想高質(zhì)量發(fā)展,應(yīng)提出有效的預(yù)防措施,通過做好無功補(bǔ)償電容器故障分析并采取相應(yīng)預(yù)防措施,得以保障設(shè)備處于良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),這關(guān)乎電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
無功補(bǔ)償電容器存在的故障問題,我們應(yīng)采取有效的措施去處理。首先,應(yīng)做好安全操作,操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照流程進(jìn)行操作,要確保自身生命財產(chǎn)安全,在操作時應(yīng)配備相應(yīng)的安全防護(hù)措施,通過按照電容器組先斷后合、各路出現(xiàn)、先合后斷的原則投切。現(xiàn)如今,電力企業(yè)發(fā)展規(guī)模逐步擴(kuò)大,內(nèi)部無功補(bǔ)償電容器設(shè)備也變得越來越多,它是負(fù)責(zé)向電網(wǎng)提供無功支持、改善電壓質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗的一個設(shè)備,為了確保它能否運(yùn)轉(zhuǎn),關(guān)乎電網(wǎng)的電能質(zhì)量和安全,為了滿足人們對電力資源的需求,應(yīng)做好日常管理工作。其次,在電荷放電完成前,應(yīng)禁止進(jìn)行核查操作,以便于降低安全事故發(fā)生概率。通常情況下,操作人員必須在斷路器斷開3 min,經(jīng)充分放電之后,才可進(jìn)行再次核查。這也是為了保護(hù)電容器,避免因電能沒有充分釋放,而對自身生命財產(chǎn)安全造成威脅。除此之外,當(dāng)繼電保護(hù)裝置切除電容器時,操作人員在未查明原因之前,不能對熔絲熔斷的電容器直接更換熔絲送電,從源頭上降低對自身身體所帶來的侵害,從而既能夠提高熔斷器的安全穩(wěn)定性,保障電能資源的質(zhì)量和安全,滿足人們生活需求,促進(jìn)我國電力行業(yè)的發(fā)展。
針對無功補(bǔ)償電容器常見故障問題,還需要采取有效的措施去處理。首先,應(yīng)加強(qiáng)工作人員技能培訓(xùn),工作人員工作能力的高與低,也關(guān)乎設(shè)備能否安全運(yùn)轉(zhuǎn),應(yīng)注重對于人員工作技能的培訓(xùn),要讓他們認(rèn)識的無功補(bǔ)償電容器對電網(wǎng)工作的重要性,只有確保電容器處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),才能夠提高電能的質(zhì)量,從而為廣大人民群眾輸送更安全、可靠的電力資源。同時,要確保培訓(xùn)方案的全面性,應(yīng)加強(qiáng)對工作人員在無功補(bǔ)償電容器方面專業(yè)知識的培訓(xùn),當(dāng)然也要在培訓(xùn)中發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才,并將其分配在適合的崗位上,讓其崗位職能價值充分發(fā)揮出來。工作人員在培訓(xùn)活動中要積極學(xué)習(xí),只有不斷充實自我,才能夠應(yīng)對無功補(bǔ)償電容器出現(xiàn)的故障問題,通過提出解決方案,降低經(jīng)濟(jì)損失。其次,也要制定合理操作規(guī)范,這也是對工作人員起到約束的一個有效途徑,而在培訓(xùn)活動中要提高人員安全防范意識,使他們能夠在日常生產(chǎn)中嚴(yán)格約束自身行為舉止,從而降低安全事故等問題的發(fā)生。另外,還要完善激勵懲處措施,調(diào)動人員工作積極性,使他們能夠努力地去學(xué)習(xí),有助于規(guī)避因一時排查不到位,而引發(fā)一些事故等問題出現(xiàn)。電容器本身就是為了確保電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一個補(bǔ)償手段,通常情況下,電容器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會受到很多因素的影響,而出現(xiàn)故障問題,所以為了讓電網(wǎng)運(yùn)行保持穩(wěn)定狀態(tài),加強(qiáng)工作人員技能培訓(xùn)非常的重要。工作人員應(yīng)定期檢查電容器,做到及時發(fā)現(xiàn)故障問題,及時解決問題,進(jìn)而為電力企業(yè)發(fā)展帶來更大的利潤空間。
為了進(jìn)一步避免電容器出現(xiàn)故障問題,電力企業(yè)應(yīng)結(jié)合故障問題,提出有效的解決方案。例如:針對滲漏油問題,應(yīng)選擇各方面實力較強(qiáng)的廠商進(jìn)行合作,以便于確保相關(guān)零部件質(zhì)量達(dá)標(biāo)。在搬運(yùn)電容器時,應(yīng)直立放置,嚴(yán)禁搬拿套管,要做到輕拿輕放。對電容器外殼變形問題,管理人員應(yīng)及時更換成新的電容器,通過加強(qiáng)運(yùn)行檢查,從源頭上避免故障問題的出現(xiàn)。針對電容器爆炸問題,管理人員應(yīng)在電容器釀成爆炸事故前解決。例如:在日常巡檢過程中,倘若發(fā)現(xiàn)電容器出現(xiàn)“咕咕”聲,此時應(yīng)讓其停止運(yùn)行,以此來防止其出現(xiàn)爆炸問題。另外,對于電容器溫度升高問題,應(yīng)及時采取降溫措施。通常情況,電容器所處環(huán)境溫度不能太高和太低,過高的存儲環(huán)境,會造成電容器工作時產(chǎn)生的熱量無法釋放出去,直接影響其穩(wěn)固運(yùn)轉(zhuǎn),而溫度過低,則容易使電容器內(nèi)部的油發(fā)生凍結(jié),同樣會影響其運(yùn)行。故而,應(yīng)確保室內(nèi)溫度控制在40 ℃以下,只有周圍環(huán)境溫度處于適宜狀態(tài),才可以確保電容器安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),如可以對電容器運(yùn)行的溫度進(jìn)行在線監(jiān)控。除此之外,針對檢查中存在的問題,管理人員要及時采取方法去處理。例如:用絕緣電阻進(jìn)行檢查,確保其絕緣電阻值處于合理狀態(tài),從而得以將不必要的經(jīng)濟(jì)損失降到最低。
綜上所述,國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們生活條件得到改善,對電力資源需求量變得越來越大,為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力資源需求,對電力企業(yè)提出新的要求,應(yīng)確保電容器處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但是電容器在實際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中往往會出現(xiàn)一些故障問題,致使其出現(xiàn)故障的原因來自方方面面,如電容器自身存在故障問題,使群爆現(xiàn)象時常出現(xiàn)。所以,為了能夠保障電容器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),企業(yè)應(yīng)從多方角度加強(qiáng)管理。例如:要提高系統(tǒng)的功率因素,通過選擇合適的電容阻線路保護(hù),避免電容器運(yùn)轉(zhuǎn)時出現(xiàn)故障問題,應(yīng)盡量不使用重燃率極高的SN1-10、SN2-10 型少油斷路器投切電容器組,盡可能地去選擇SN10-10Ⅱ型少油斷路器,這種設(shè)備具有很多優(yōu)點(diǎn),如有助于防止電容器內(nèi)部元件擊穿。除此之外,企業(yè)要避免采用重燃率極高的電容器組,應(yīng)結(jié)合實際供電需求科學(xué)合理選擇,更要采取有效的防護(hù)措施,避免電容器爆炸事故的出現(xiàn),確保工作人員生命財產(chǎn)安全,從而得以促進(jìn)我國電力企業(yè)更好發(fā)展。