10kV電容器組異常發熱的紅外診斷與探討

【摘要】本文對紅外檢測中發現的10kV電容器組異常發熱進行了分析與診斷，并通過電氣試驗對電容器組進行檢查以及探討異常發熱的產生原因，從而驗證了紅外檢測的可靠性。

【關鍵詞】紅外診斷；電容器組；發熱；探討

1.引言

帶電設備紅外檢測是一種非接觸性的溫度測量手段，在電力系統中的應用越來越廣泛。如今，江門地區的變電維護部門根據Q/CSG1 0007-2004《電力設備預防性試驗規程》對相關的電力設備進行每年一次或每年兩次的紅外檢測，從中發現了一些運行設備的異常發熱情況以及不同程度的缺陷，及時處理缺陷使電力設備的安全運行得到了保障。

2005年4月，我們對110kV農林站進行了定期的紅外檢測，發現四組10kV并聯電容器組都出現了不同程度的異常發熱，發熱的情況是以前沒有遇到過的，部分電容器還超過了DL/T664-1999《帶電設備紅外診斷技術應用導則》的標準，這引起了我們的重視。停電后對異常的電容器和正常的電容器進行了電氣試驗和油化驗，通過結果的對比與分析確定缺陷的存在原因，從而也驗證了紅外檢測的可靠性。

2.電容器異常發熱的產生

10kV并聯電容器組是電力系統普遍應用的一種電氣設備，其基本主體是一個電容元件。110kV農林站的10kV電容器組是無錫電力電容器廠的產品，型號為BFF11/√3-100-1W，其中浸漬劑為二芳基乙烷，紙膜復合介質。該型號的電容器由箱殼和芯子組成，芯子由若干個元件和絕緣件迭壓組成，元件用電容器紙或膜紙復合作為介質和鋁箔作極板卷制組成。在芯子元件中元件結成并聯或串聯，電容器每臺都配備了單獨的熔斷器。電容器周圍的環境溫度不可太高，也不可太低。按電容器有關技術條件規定，電容器的工作環境溫度一般以40℃為上限。電容器工作時，其內部介質的溫度應低于65℃，最高不得超過70℃，否則會引起熱擊穿，或是引起鼓肚現象。

運行中電力電容器的常見故障包括受潮、絕緣老化、漏油、浸漬不良等幾種類型。受潮是因制造質量不良或安裝工藝不佳，會引起密封不嚴或密封件老化，造成電容器芯體受潮，大多數故障點出現在電容器上部，通過冷熱循環產生的負壓而進水，致使內部容易吸潮的元件和絕緣介質吸收水分后，絕緣介質損耗增大，并嚴重發熱，而且受潮發熱后，絕緣介質的介質損耗還會進一步增加，造成局部或整體放電擊穿等事故。絕緣老化是電力電容器運行年久后，長期耐壓可導致絕緣介質性能劣化，介質損耗及發熱量增加。一般受潮和老化故障的熱像特征呈現為整體發熱的熱像，發熱嚴重者伴隨有“鼓肚子”的外觀特征，此時的熱像特征是一個以“肚子”上部為中心的熱像。

3.紅外檢測與結果

2005年4月19日，我們對110kV農林站帶電設備進行紅外成像定期檢測。檢測儀器為FLIR公司的紅外熱像儀P60，天氣晴，環境溫度為30℃，濕度為75%，檢測過程中發現10kV#1、#2、#3、#4電容器組中各有若干只電容器異常發熱，熱像特征為整體出現異常高的溫升，部分檢測結果如表1所示。

根椐DL/T664-1999《帶電設備紅外診斷技術應用導則》，并聯電容器正常熱像特征為中上部及頂部鐵殼有明顯溫升，異常熱像特征為整體或局部出現異常高的溫升。浸漬材料為二芳基乙烷的電容器允許溫升80℃安裝場所最高環境溫度，相對溫差≦30%。

對照結果和《導則》，所檢測的電容器相對溫差超過了30%，而且紅外熱像圖顯示電容器整體異常發熱（見圖1，中間一只為#1電容器組異常發熱的22號電容器，左右邊為正常的電容器）。初步結論為異常發熱的電容器存在內部故障，缺陷性質有待進一步檢查來確定，因此要求運行部門及時將這四組電容器停電。

4.電氣試驗與油化驗的分析

《導則》要求當并聯電容器熱像異常或同類相對溫差超標時，應用其他手段確定缺陷性質及處理意見。因此，我們對有問題的電容器進行了跟蹤檢查。

4月27日，我們選擇了一只正常的電容器和兩只異常發熱的電容器分別進行常規電氣試驗和油化驗，試驗內容包括電容值測量、絕緣電阻測量、交流耐壓、介質損耗因數測量、油耐壓及油tgδ測量。試驗時的氣溫為26℃，濕度為75%，具體試驗結果如表2-4所示。

根據以上常規試驗可知，異常發熱的電容器與正常的電容器有如下的差別：

（1）正常的與異常的電容器電容值都沒有發生較大的改變。

（2）異常的電容器絕緣電阻低于規程要求的2000MΩ，正常的符合要求。

（3）異常的電容器極對殼介質損耗因數明顯大于正常電容器的數值。

（4）正常的與異常的電容器都能通過交流耐壓試驗。

（5）異常的電容器油化驗中油耐壓不能通過，同時tgδ超標；正常的電容器試驗合格。

由此可見，紅外檢測異常發熱的電容器存在一定的絕緣缺陷。為了進一步探討，我們對異常的電容器進行仔細觀察，發現電容器的套管底部與金屬外殼的粘合處出現極其細微的滲油現象。因此我們可以做出如下結論：由于長期承受運行電壓和電流的作用，使電容器芯子膜紙復合介質出現受潮或老化等現象，引起了異常發熱。

5.結論

通過對異常發熱的電容器進行常規的電氣試驗與油化驗，發現異常發熱的電容器是存在一定的缺陷的，這與紅外檢測的結果是一致的。試驗結果證明，帶電設備紅外檢測手段作為一種新型的診斷技術是行之有效的，可靠性較大，值得我們進一步推廣和不斷探討。

預防10kV電容器組的異常發熱，應該在運行中加強巡視與維護，注意觀察電力電容運行的電壓、電流和環境溫度不得超過制造廠家規定的范圍。一般允許在1.05倍額定電壓下工作，但最高不允許在一晝夜中超過1.1倍額定電壓（瞬時過電壓除外）下運行超過6小時；電流也不應超過額定電流的1.3倍，同時還要嚴禁三相嚴重不平衡時運行；外殼溫度一般不應超過55攝氏度，周圍溫度也應在40至零下25攝氏度之間。另外，發現電容器外殼有膨脹、漏油、滲油，或者箱壁產生棱角、嚴重凸出、產生異響，都應立即停用，防止爆裂起火。通過這樣，確保電容器組的安全可靠運行。

參考文獻

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