某220kV變電站35kV電容器組群爆原因探析

母鈞丞

摘 要 在這個電力時代，高壓并聯電容器組在變電站中得到廣泛運用，通過電容補償實現了電網無功功率補償，從而提高電網功率因數。功率因數的提高對系統的效率、穩定性及供電質量等多個方面產生影響，因此高壓并聯電容器組在電力系統中有著非常重要的作用。但在實際運行過程中又容易出現電容器組各類缺陷及故障。為減少系統運行維護成本，降低電容器組故障率。本文結合某220kV變電站中的35kV1號高壓并聯電容器組群爆缺陷進行詳細分析，找出群爆原因并針對性的提出防范措施。

【關鍵詞】變電站 電容器組 群爆

某220kV變電站中的35kV1號并聯電容器組母線電壓不平衡保護動作，35kV1號電容器組331斷路器電流Ⅰ段保護動作跳閘。過流保護一次電流：16.25×300/5=900A（1號電容器組331斷路器CT變比300/5）。故障錄波開始及跳閘短時間內35kVⅠ段母線ABC相均存在諧波，主要為2次諧波，170mS后跳閘。現場檢查發現35kV 1號電容器組A相13、14、15、16、17、6、8號電容器保險熔斷，B相除11、12號電容器外，其余電容器保險全部熔斷，C相3、4、5、6、7、8、9、10、18號電容器保險熔斷，其中，C相3號電容器有噴油現象，B相7、13號、A相17號電容器頂部瓷瓶損毀，B相13號、C相3號電容器有鼓包，B相串聯電抗器與電容器連接母排變形，現場檢查無小動物、雜物。試驗發現35kV電容器組編號為117、29、15、83、91、128、46、125、71號電容器試驗不合格，放電線圈及電抗器試驗合格；故障造成35kV 1號電容器組9只電容器試驗不合格、34只熔斷器熔斷、2只電容器瓷瓶炸裂。

1 原因分析

1.1 故障起始定位分析

故障開始階段，35kVⅠ段母線A相電流整體被抬第，直流分量方向由35kV母線側流向主變，B、C相直流分量由主變流向母線側。A相直流分量大小約為B、C相直流分量大小之和，初步可得出：首先B、C相電容器組1只或幾只電容器故障，B、C相電容量減小，A相電容器組存儲的電量通過變壓器低壓繞組形成回路向B、C相流動。

1.2 熔斷器檢查情況

35kV 1號電容器組外熔斷器一直運行已有7年。外熔斷器長時間戶外運行，日積月累，外熔斷器暴露在外部容易銹蝕。外熔斷器數量較多，本身質量存在分散性較大問題等原因導致外熔斷器的性能劣化，正常運行過程中會出現誤動，尤其在合閘過程中，即使涌流較小，外熔斷器誤動的可能性也會更大。另外，從有關外熔斷器的相關參考文獻表明，外熔斷器質量問題是普遍存在的現象。所以在能源局反措中規定：戶外運行5年的電容器外熔斷器應更換。

查閱該熔斷器熔斷電流可知1號電容器采用熔斷器額定電流為28A。根據GB3983-85《并聯電容器》標準規定：熔斷器額定電流和電容器額定電流之比為1.5-1.6。1號電容器組額定電流為18.2，該組電容器熔斷器額定電流和電容器額定電流比值1.54滿足要求，排除熔斷器熔斷電流過小導致。

1.3 結論

35kV電容器組群爆原因：35kV 1號電容器組在投運時，受110kV供電線路負荷或1號電容器組送電沖擊，導致B、C相1只或幾只電容器損壞或熔斷器誤動，引起B、C相電容量減少。不平衡保護電壓定值較電容器實際保護定值大，保護不能及時隔離開故障電容器，A相通過變壓器低壓繞組形成回路對B、C相充電，抬高了A、B、C三相電流，引起A相、B相、C相電容器熔斷器動作、部分電容器燒損，故障擴大直到過流保護Ⅰ段動作跳開35kV電容器組。

2 暴露的問題及防范措施

2.1 電容器組運行環境諧波超標

電力電容器的運行應在無諧波或諧波較少的情況下運行，由于電容器組是以開關方式工作的，在運行中產生的諧波會使電壓波動、閃變、三相不平衡，不僅降低設備的性能，而且影響電網經濟的運行。根據對設備故障錄波分析，35kV電壓諧波總諧波畸變率明顯超標，35kV電容器組長期在高頻3次諧波的環境下運行。

防范措施：開展變電站35kV線路電能質量諧波測試分析，必要時加裝電能質量在線監測裝置。根據測試結果，核算電抗率是否能夠有效抑制諧波。

2.2 電容器熔斷器運行時間長

根據《電力設備檢修規程》、《防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義》要求規定，110kV及以上變電站應6年開展一次電容器組熔斷器檢查，熔斷器外觀完好無銹蝕、破損或裂紋；彈簧完好無銹蝕、斷裂。必要時熔斷器更換。在能源局反措中規定：對安裝五年以上的戶外用外熔斷器應及時更換。35kV故障電容器組未開展針對安裝五年以上戶外用外熔斷器進行更換。

防范措施：按照國家能源局發布的《防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義》第20.2.3.4條的規定，對安裝五年以上的戶外用外熔斷器應及時更換。

2.3 電容器組串抗率未能對內部存在的3次諧波有效抑制

根據GB50227-2008 《并聯電容器裝置設計規范》要求當諧波為5次及以上時，電抗率應取4.5%-5%；當諧波為3次及以上時，電抗率應采取12%，或者4.5%-5%與12%兩種電抗率混裝方式。35kV1號電容器電抗率為12%，3號為5%；但實際運行中仍存在大量3次諧波。

防范措施：在開展設計圖審查時審查串聯電抗器電抗率與諧波抑制匹配。

2.4 按照《防止電力生產事故的二十五項重點要求》，電容器保護定值需要設備廠家提供，實際查詢不到設備廠家的按照不平衡保護定值5V設定

對能查到設備廠家的電容器組保護定值進行檢查，并按設備廠家推薦值設定保護定值。

3 結語

變電站中無功功率補償電容器裝置，對電力系統具有非常重要的作用。所以在電容器的全生命周期管理過程中，要從不同環節控制電容器組故障綠，同時嚴格認真做好維護工作，讓電容器運行狀態得到有效的保證，這樣電網才能夠安全穩定運行。綜上，本文對220kV某變電站電容器故障進行了分析，提出了部分合理的防范措施及建議，以提高變電站電容器的正常運行和電網供電質量。

參考文獻

[1]劉海鋒，邸世輝，孫鵬.一起220kv變電站電容器跳閘故障分析[J].電力電容器與無功補償，2013（02）：72-75.

[2]尹碧源.無功補償電容器外殼膨脹及功率因數不達標分析及處理[J].電工技術，2012（03）.

作者單位

昆明供電局 云南省昆明市 650000