并聯電容器檢查試驗注意事項研究

李麗君，劉汝峰，張 斌

(丹東供電公司，遼寧 丹東 118000)

框架式成套電容器裝置布局清晰，安全距離和絕緣距離較大，由于采用單臺外熔絲保護，當電容器發生故障時，外熔絲示意牌掉下，運行人員能夠很快發現故障電容器并及時更換，以便裝置重新投入運行，這一點使該型產品廣泛應用于電力系統中。由于電容器組運行投切較頻繁和設備本身制造工藝上的差異，高壓并聯電容器在運行中也頻繁發生事故，如單只電容器出現滲漏油、鼓肚、擊穿、爆熔絲，以及整組發生接地、短路、群爆事故。對其故障缺陷分布情況進行總結:電容器本身缺陷占50%左右，主要是電容量變化，其次是滲漏油，熔斷器等附件故障或誤動約占50%。根據《規程》規定，并聯電容器的試驗項目主要有測量絕緣電阻和電容量［1］，而在大量試驗過程中，絕大多數缺陷都發生在電容量上。因此，檢查電容值的變化偏差對發現電容器內部故障是至關重要的。

1 電容器組故障后檢查的試驗項目

1.1 故障電容器的查找及被試臺數的確定

構架式電容器組采用每個電容器單元配置1只噴逐式外熔斷器作為第一保護，當某個電容器擊穿時，與其并聯的完好電容器即對其放電，損壞的電容器首先熔斷，由于連鎖反應，會導致與其臨近的其它電容器也熔斷，最后導致整組電容器的熔絲全部熔斷［2］。當某臺電容器發生斷線故障時，往往發生故障的電容器不熔斷，反而鄰近的正常電容器先熔斷了，原因是流過臨近完好的電容器電流增大，導致熔斷器熔斷。2011年6月下旬，某220 kV變電站66 kV 1號電容器組A相發生過只有1臺電容量測量誤差為+15%，由于連鎖反應，導致全部電容器熔斷。因此，故障時，發生熔斷的整組電容器都要單獨進行檢驗試驗，不能采用測量整組電容量的方法來查找，避免遺留隱患。

1.2 檢查試驗項目的選擇

1.2.1 外觀檢查

電容器外觀檢查主要是觀察是否存在滲漏油、過熱變色、鼓脹變形等問題，存在上述任何問題都不能繼續使用，因為電容器滲漏油或鼓脹變形后電容量和內部構件都會發生變化，存在潛在危險，過熱變色后說明已發生故障，均須拆除。

1.2.2 絕緣電阻

電容器元件受潮、劣化、擊穿后，絕緣電阻降低，可通過對比絕緣電阻發現缺陷，但由于測量絕緣電阻發現設備缺陷的局限性，只能作為輔助判斷方法［3］。且只測量兩極外殼電容器的絕緣電阻，對于單極電容器，此時金屬外殼為另一個電極，不用測量絕緣電阻。

1.2.3 電容量測試

框架式電容器由許多電容元件串并聯組成，當內部元件擊穿短路時，串聯段數減少，電容量增加;嚴重受潮進水后，因為水的介電系數很大，電容量和介電系數成正比關系，電容量增加;當元件引線燒斷，并聯元件減少，電容量減少;當滲漏油等情況發生后，因為油的介電系數比空氣大，電容量也將減少。因此，可通過測量電容量來判斷電容器的好壞。

2 并聯電容器電容量測試方法的選擇

由于并聯電容器的電容量較大，其主要測試方法有電流電壓表法、電橋法及數字電容表法等，電橋法一般在鑒定和出廠時采用，現場一般采用電流電壓表法或數字電容表法。有些電容元件擊穿后，極板間仍有一定的絕緣電阻，這時如果用電容表測量電容量，由于擊穿點保持絕緣狀態，測量的電容量可能還是正常，導致故障情況下采用電容表法測量電容量不可靠。只有提高試驗電壓才能使故障點重新擊穿，因此查找并聯電容器缺陷時最好選擇電流電壓表法。

3 電流電壓表法測量電容量注意事項

3.1 試驗電源的波形和頻率要符合要求

采用電流電壓表法是將電容器的兩端加入交流電，根據所測得的電壓、電流表讀數及電源的頻率求出電容量。即:

Cx=I/2πfU

由以上公式可見，采用電流電壓表法測量電容器的電容量時，因為電容器的容抗與頻率成反比，對電源的要求高，要求波形為正弦波，電壓波動要小，且電源頻率要穩定，否則會產生較大測量誤差。最好采用線電壓，以消除3次諧波［4－5］。

3.2 慎用電磁系T51交直流兩用毫安表測量電流

電流、電壓表精度均不應低于0.5級，且經檢驗合格，還要盡量選擇抗干擾性能強的儀表。2007年6月中旬，對某220 kV變電站1號電容器組進行電容量交接試驗時，發現所有84臺電容器的電容量偏差都超過了《規程》中規定的與出廠值比較不超過－5%～+10%的標準，正誤差達到20%以上。當時使用的電源是系統相電壓，測量電流表是電磁系T51交直流兩用毫安表，十幾年來在現場使用從未出現過問題。第2天復測時，電流表非常穩定，測量數據經計算后合格，當其它大功率非線性負荷工作后，儀表指針開始擺動，讀數經計算后，誤差超過20%，不合格。這時，改用電磁系T15純交流毫安表進行測試，電容量偏差仍然在合格范圍內，而且儀表擺動非常小，數據穩定，誤差均合格。后經多次校驗，發現電磁系T51交直流兩用毫安表受現場干擾及電源波形畸變影響大，儀表抗干擾性能較差，導致試驗結果偏差較大，只能應用于電源波形無畸變的場合。而電磁系T15純交流毫安表在電源有擾動時，能保證測量精度，穩定性好。

3.3 注意加壓速度并認真觀察整個測量過程

某10 kV電容器故障后，電容器熔絲有斷也有未斷的，其中1臺未斷熔絲的電容器試驗過程中，開始加上電壓后，電壓表讀數均勻增長，但電流表指針不動，當電壓繼續增至60 V后，電流突然增大而后隨著電壓表讀數成正比增長，根據電流、電壓換算出的電容量誤差在合格范圍內。這說明電容器內部有虛焊或接觸不良等缺陷，在施加電壓超過一定數值后，虛焊部位被擊穿，但電容量不改變。如果加壓速度快，又沒有認真監視電流表的變化，一晃而過，斷線元件在電壓稍高的情況下被擊穿，只計算電容器的誤差值就不能反映問題，造成隱患。因此，加壓必須要慢且升壓速度均勻，通過認真觀察試驗過程中電流、電壓表的變化，才能準確反映設備有無缺陷。

3.4 安全注意事項

電容器試驗前后要進行兩極間充分放電，若電容器周圍有帶電設備，電容器外殼也要放電，必要時停用臨近帶電設備，否則會造成感應電壓或殘余電荷傷人。

4 電源波形畸變影響測量結果解決措施

4.1 儀表的選擇

電容量測試時應選擇性能好、抗干擾性強的電磁系T15純交流毫安表。只有確定試驗電源無畸變的情況下才能使用電磁系T51交直流兩用毫安表測量電流。在測量值超過2/3后再讀數，以減少儀表及讀數誤差，使測量結果更準確［6］。另外，交接時也可選用高精度數字式電容量表配合使用。

4.2 測試時間的選擇

在無法改變外部環境的情況下，盡量選擇在沒有大功率非線性負荷的時間段內進行測試，盡量減小電網諧波的影響。

4.3 試驗電源的選擇

采用線電壓，以消除3次諧波，試驗電壓最好在200 V以上，以保證測試精度。此外，還可以選用獨立的UPS不間斷電源，波形穩定，方便安全。

5 結束語

由于影響并聯電容器電容量的測量因素較多，需要將外觀檢查、試驗電源的種類、波形、頻率、儀表的選擇、測試方法、測試過程及安全要求等各種因素都考慮進去，并綜合判斷才能獲得準確結果，避免遺留隱患。運行中要加強運行管理和技術監督，注意有無異常噪聲、滲漏油、彭脹、變色現象，熔斷器是否異常等，以保證電容器安全運行。

［1］ DL/T 596—1996，電力設備預防性試驗規程［S］．

［2］ 田友元．東北電網并聯電容器運行經驗 ［J］．中國電力，1989，34(11):11－16．

［3］ 陳華鋼．電氣設備預防性試驗方法［M］．北京:水利電力出版社，1994．

［4］ 田友元，孫業武，吳 翎．并聯電容器的預防性試驗和故障電容器診斷方法的研究 ［J］．電力電容器，1989，10(4):6－9．

［5］ 張仁豫，陳昌漁，王昌長．高電壓試驗技術 ［M］．北京:清華大學出版社，2003．

［6］ 陳天翔，王寅仲，海世杰．電氣試驗 (第2版)［M］．北京:中國電力出版社，2008．