江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

【摘要】電容器的好壞對電能的質(zhì)量與效益起著至關(guān)重要的作用"然而有多種原因?qū)е码娙萜髟谄溥\行過程中發(fā)生故障$本文結(jié)合電力電容器在繼電保護系統(tǒng)中的作用"針對導致電力電容器發(fā)生故障的內(nèi)部原因及外部原因"對繼電保護系統(tǒng)中電力電容故障進行分析"并提出了相應的處理辦法。

【關(guān)鍵詞】繼電保護；電力電容；故障原因；處理辦法

0 引言

由于全國用電規(guī)模不斷加大，電網(wǎng)的管理及控制的復雜程度不斷加深，所以在電力系統(tǒng)中引入了自動化的計算機系統(tǒng)。同時，在處理該計算機系統(tǒng)的故障信息時，電力系統(tǒng)進一步引入了繼電保護系統(tǒng)，用以幫助電網(wǎng)運行的調(diào)度管理故障信息，從而提高電網(wǎng)運行的性以及應對突發(fā)事件的靈敏性。然而，繼電保護系統(tǒng)的可靠性也會因為種種原因而受到影響，例如在處理系統(tǒng)內(nèi)無功補償"消除諧波等問題時，就需要電力電容器發(fā)揮作用，但是在實際操作過程中，電力電容器的故障很大程度影響了繼電保護系統(tǒng)的性能。

1 電力電容器有利于實現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)的可靠性

可靠性是指系統(tǒng)中的各個設(shè)備"元件能夠在預定時間內(nèi)或者所需條件下順利完成規(guī)定指示的基本能力。而繼電保護系統(tǒng)的可靠性則是指，如果電力系統(tǒng)產(chǎn)生故障，繼電保護裝置會在規(guī)定的范圍內(nèi)不拒動作；同時，如果該故障的解決要求繼電保護裝置不應動作，那么裝置也不能出現(xiàn)錯誤的動作。可見，繼電保護裝置的靈敏性是指保證其不拒動"不誤動，否則會降低整個電力系統(tǒng)的性能。電力電容器則是有利于實現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)的可靠性，其具體作用如下：

1.1 補償無功功率

電力系統(tǒng)中有很多網(wǎng)絡(luò)元件，其中大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件消耗著大量無功功率，尤其是電感元件。電感元件是一種儲能元件，其原始模型為導線繞成圓柱線圈（圖。）。此外，在電機"變壓器等負載元件的運行過程中，也需要消耗大量無功功率。負載元件可以將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能，連接在電路中的電源兩端，如果在電路中沒有負載而直接連接電源的兩級，則會出現(xiàn)短路。電容也是負載元件的一種，不過電容是不消耗功率的元件，并且在電力系統(tǒng)中改變無功功率的流動，從而使電壓升高，在感性元件消耗功率的同時對無功功率進行補償。

1.2 濾除各次諧波

電容器的很大一個功能是在高壓直流輸電系統(tǒng)中過濾高次諧波，諧波會引起繼電保護和自動裝置的拒動作和誤動作，并且在交流＜直流＜交流的過程中會產(chǎn)生各次諧波電流，這就需要裝設(shè)交直流濾波電容器。電容器可以對無功功率進行補償，而無功補償也是常用的治理諧波的方法。可見，電容器的好壞很大程度決定著電能的質(zhì)量與利用效率，從而保證繼電保護的效益。

圖1電感元件

2 電力電容故障形成的原因

2.1 導致電力電容故障的內(nèi)部原因

電容器本身在設(shè)計工藝方面存在問題，這也很大程度為繼電保護系統(tǒng)的運行帶來負面影響，例如：

（1）電容器中的元件芯子沒有wanquan浸漬，這種現(xiàn)象會使電容器在運行過程中故障頻出。

（2）為了降低成本和保證較高的經(jīng)濟效益，生產(chǎn)廠家設(shè)計了場強過高的電容器，而場強過高是損壞電容器的重要原因之一。

（3）電容器在設(shè)計上存在隱患，當電容器內(nèi)部元件產(chǎn)生故障電流時，其中的熔絲不能及時熔斷，導致電容器內(nèi)部的溫度急劇升高，如果加之沒有有效的繼電保護措施，電容器很容易脹裂甚至爆炸。

2.2導致電力電容故障的外部原因

（1）電流過大。電容器有助于濾除各次諧波，尤其對高次諧波比較敏感，所以可能會在某一頻率下產(chǎn)生諧振，形成電流過大的諧波。在電容器與諧波源負荷連接時，如果此時系統(tǒng)的感抗與電容器的容抗在某一頻率下剛好大小相等且方向相反，那么在發(fā)生并聯(lián)諧振時，電流過大的諧波會造成電容器過電流。

（2）溫度過高。電容器的工作環(huán)境需要適宜的溫度，無論是內(nèi)部溫度還是外部溫度都不能過高。一方面，電容器所需的內(nèi)部溫度應保持在低于65℃的水平上，高不得高于70℃，電流過高的諧波在造成電容器過電流的同時，也會使電容器過熱，容易產(chǎn)生熱擊穿的現(xiàn)象，或者出現(xiàn)鼓肚，從而影響電容器的性能甚至損壞電容器。另一方面，就電容器的外部溫度而言，電容器周圍環(huán)境的溫度偏高會導致電容工作時無法散熱，但是如果溫度偏低也會導致電容器內(nèi)的油凍結(jié)，容易產(chǎn)生電擊穿的現(xiàn)象。

（3）電壓過高。過電壓會對電容器產(chǎn)生較大危害，電容器對電壓十分敏感，電容器的使用壽命與過電壓的幅值"過電壓的時間以及過電壓的次數(shù)密切相關(guān)，并且電容器的損耗與電壓的平方成正比。過電壓時間長會導致電容發(fā)熱，加速電容器絕緣損傷，也會出現(xiàn)電擊穿，加之有的電容器組沒有采取過電壓的保護措施，操作時存在很大的隱患，甚至引起爆炸。

3 針對電力電容故障的內(nèi)部原因采取的處理辦法

通過分析繼電保護系統(tǒng)中電力電容故障的形成原因得知，電容器的故障是可控的，并且應當采取相應措施保證電容器的穩(wěn)定運行，使電容器在繼電保護系統(tǒng)中發(fā)揮應有的作用，終為用戶提供經(jīng)濟的電能。

3.1 保證元件芯子wanquan浸漬

（1）適當延長真空浸漬時間并施加一定油壓。

（2）將真空浸漬改為臥放浸漬方式，在電容器臥放的狀態(tài)下便于內(nèi)部的液體介質(zhì)浸漬到元件中去，從而確保wanquan浸漬。

3.2 降低場強

（1）電容器的外殼厚度。電容器在出廠設(shè)計時的場強過高，這導致電容器容易出現(xiàn)故障，所以電容器的外殼厚度是降低場強的方法，同時要考慮滿足電容器的安裝尺寸，保證在臥放的狀態(tài)下電容器也能正常運行。

（2）采取三層粗化膜結(jié)構(gòu)，這可以降低電弱點的重合率，并且采取鋁箔折邊和突出結(jié)構(gòu)，可以改善板邊緣的電場分布情況，均有利于降低場強。

3.3配備單臺熔絲或者優(yōu)化熔絲特性

（1）如果電容器內(nèi)部元件產(chǎn)生故障電流，而其中的熔絲又不能及時熔斷，那么電容器很容易脹裂甚至爆炸，采用單臺熔絲是防止油箱爆炸的有效措施。

（2）熔絲的安秒特性太差會導致電力電容故障，試驗表明?熔斷器可以在$/+.:將電容器的故障電流開斷，所以需要進一步改善熔斷器的質(zhì)量，改進熔斷器的安裝方法，并且加強熔斷器的運行和維護。

4 針對電力電容故障的外部原因采取的處理辦法

4.1 限制諧波電流

諧波過電流會導致電容器出現(xiàn)故障，針對電網(wǎng)的諧波超標引起過電流或是電容器投入時的佩流過大等情況，可以采用金屬氧化物避雷器保護?防止電容器內(nèi)部元件的電擊穿或熱擊穿。其次，考慮到諧波的存在，規(guī)定電容器的工作電流不得超過額定電流的1/+倍，必要時，可以將電抗器與電容器串聯(lián)，錯開諧振點，串聯(lián)電抗器的電抗值應大于電容器的容抗值。

4.2 保持電容器周圍及內(nèi)部有適宜的溫度

（1）電容器工作的環(huán)境溫度應控制在40℃之內(nèi)，并且在電容器附近不要放置某種熱源，如果電容器的工作環(huán)境溫度超過了40℃，則應當做到及時的通風降溫，或者及時切除電容器。

（2）保持電容器外殼的溫度不要超過60℃，可以采用熔點為50℃-60℃的試溫蠟片，檢測電容器外殼的溫度，或者在電容器外殼上粘貼桐油石灰溫度計的探頭，如果溫度過高也應當及時切除電容器。

4.3 防止過電壓帶來的電容器絕緣損傷以及擊穿現(xiàn)象

電容器對電壓十分敏感，電容器本身的額定電壓一般應高于電網(wǎng)電壓,所以通常規(guī)定電容器不得在超過額定電壓10%的情況下長期使用，這也是為了延長電容器的使用壽命。為防止過電壓，在停電或輕載時，需要把電容器暫時退出運行，或者采用減壓運行的方式。另外，電容器在運行的過程中，應時刻檢查放電裝置和熔絲，確保放電裝置和熔絲是完整良好的，并且在大容量的電容器上好安裝失壓保護裝置。

5安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

5.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關(guān)電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復合開關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/p>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復合開關(guān)電路，自動尋找投入（切除）點，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

5.2產(chǎn)品選型

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

5.3產(chǎn)品實物展示

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

6 結(jié)語

繼電保護系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要保障，也是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定且運行的有效手段。本文通過分析繼電保護系統(tǒng)中電力電容故障形成的內(nèi)部原因及外部原因，有針對性地提出了相應的處理辦法，從電容器本身設(shè)計以及生產(chǎn)方面的缺陷入手，同時控制和處理電容器工作運行的外部環(huán)境問題。希望解決電力電容故障使電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)能夠更好地實現(xiàn)其可靠性，大大加強繼電保護的效能，此外，還要對電力電容器按時巡檢其運行狀況，定期檢查和維護繼電保護系統(tǒng)，以便及時處理發(fā)現(xiàn)的故障，以保證系統(tǒng)在無guzhang設(shè)備的情況下正常運行。

參考文獻

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