小议对继电保护中电容故障的分析与措施

摘要：本文根据多年的工作经验,对变电中的继电保护及故障信息系统的基本概念进行阐述，提出了继电保护中电容故障的控制方法，从整个电网的角度对继电保护设备和电容故障信息进行分析,使相关的使用人员能够随时了解整个电网特别是电网中的继电保护设备的运行情况,可以随时对故障进行控制并处理，还可以对故障时的数据进行判断，准确定位故障点，快速查出故障设备及故障出现的原因。

关键词：继电保护;电容;故障分析

1、前言:

我国经济电网规模在急剧扩大，电压等级进一步提高，输电容量进一步增大，电力设备增多，其技术水平尤其是自动化水平大大提高。作为电网安全稳定运行的卫士，各类微机保护装置、自动装置、故障录波器以及综合自动化系统被普遍采用。但由于电力系统的运行方式日趋复杂，保护设备数量和类型都大大增加，对继电保护及各类自动装置的要求更高、反应更快、管理更复杂，《国家电力公司电网二次系统“十五”规划》明确提出，要提高电网安全运行的调度系统信息化、智能化水平，在电网发生故障时能为调度提供实时故障信息，以提高调度的自动化水平。

1)继电保护设备几乎全部微机化、通信智能化，无论是中低压站、高压超高压站还是发电厂，无论是进口设备还是国产设备，均采用微机型保护设备或综合自动化系统，具有强大的通信功能和多种通信规约，为故障控制提供了基础信息采集及传输的条件。

2)电力企业管理水平与人员素质的提高，对故障控制与处理水准提出了迫切需求。

3)随着微机型继电保护在电网中的普遍使用，在电力系统发生故障时保护和故障录波器具备了以数据通信方式向电网调度中心传输信息的能力。

4)电力系统中的大多数网络元件，特别是电感元件会消耗大量的无功功率，另外如变压器、电机等负载元件也需要无功功率，在超高压直流输电系统中，交流－直流－交流的过程中产生了各次谐波电流，同时直流输电线路需要大量的无功功率，所有的这些都需要装设大量的交直流滤波电容器，用以滤除各次谐波，同时进行无功补偿。电容器的好坏对电能的质量与效益起着至关重要的作用。

2、电容器常见故障的处理方法

2.1电容器产源的控制

1)降低设计场强：降低场强的方法是要增大电容器的外壳。考虑到电容器在运行时处于卧放状态，故可以将电容器外壳厚度适当增大，同时满足电容器的安装尺寸。另外，在设计时可以采取三层粗化膜结构以降低电弱点的重合率，并采取铝箔折边和突出结构以改善极板边缘的电场分布情况。

2)为了保证芯子的完全浸渍，可以适当延长真空浸渍时间，并施加一定油压。另外，考虑到电容器体积较大，元件为卧放方式，真空浸渍改为卧放浸渍方式，以便液体介质可顺着膜的方向浸渍到元件中去，确保完全浸渍。

3)降低电流密度方面，适当增加元件的并联数，并加大芯子引出线的截面，以防止产生局部过热现象。

4)采用单台熔丝保护。它是防止油箱爆炸的有效措施。试验表明，熔断器可以在0．3ms将电容器的故障电流开断，这一措施已在国内外广泛应用。

5)严格控制产品源，严格试验检查，不使用质量达不到要求的电容器。

2.2解决电容器运行中问题

1)按电容器有关技术条件规定，电容器的工作环境温度一般以40℃为上限。我国大部分地区的气温都在这个温度以下，所以通常不必采用专门的降温设施。如果电容器附近存在着某种热源，有可能使工作环境温度上升到40℃以上，这时就应采取通风降温措施，否则应立即切除电容器。

2)电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间，一般为50～60℃，不得超过60℃，为了监视电容器的温度，可用桐油石灰温度计的探头粘贴在电容器外壳大面中间三分之二高度处，或是使用熔点为50～60℃的试温蜡片。一旦温度过高，应立即切除电容器。

3)电网电压一般应低于电容器本身的额定电压，最高不得超过其额定电压10%，但应注意：最高工作电压和最高工作温度不可同时出现。因此，当工作电压为1.1倍额定电压时，必须采取降温措施。

4)考虑谐波的存在，故规定电容器的工作电流不得超过额定电流的1.3倍。必要时，应在电容器上串联适当的感性电抗，以限制谐波电流。

5)碰到合闸时出现弧光这种情形时，应调整电容器组的电容值或更换变流器，对高压电容器可采用串电抗器加以消除。

6)由于断路器重燃引起的重燃过电压造成电容器极间绝缘损伤甚至击穿，因此禁止使用重燃率极高的SN1-10、SN2-10型少油断路器投切电容器组，可更换用SN10―10Ⅱ型少油断路器和DW11―10型多油断路器。对3 5 k V级可用D W 2―35R，型多油断路器，对66kV级可用LW6―63Ⅰ型SF6断路器，进行投切操作。

7)对于电容器投入时的配流过大、电网的谐波超标引起过电流，可以采用金属氧化物避雷器保护，作为防止电容器内部元件击穿的防线。

3、电力电容处理实例

1)对于两组及以上的电容器进行相互投切时，必须加装串联电抗器。

2)电容器组尽可能地采用中性点不接地的双星形接线，并采用双星形零流平衡保护。它与单台熔丝保护配合，几乎可以杜绝电容器爆炸事故。示例中是双星形接线零流平衡保护接线。它把并联电容器分成6个臂，每个臂由M个电容器并联，组成星形接线后分成两组，取两组电容器中点连线不平衡电流，称为中性点连线电流平衡保护或零流平衡保护。见图1。

当一台电容器发生部分元件击穿时，通过该台的故障电流为：

Ig=6M/[6M(1-G)+G]In

流过中性线的不平衡电流为：

Ig=6M/[6M(1-G)+G]In

式中M为每臂电容器并联台数；双星形零流平衡保护具有保护方式简单，抗干扰性能强的特点。系统电压不平衡、单相接地故障以及合间涌流和高次谐波电流都不会引起保护误动，它与单台熔丝配合是目前电容器内部故障保护的最有效措施。

3)运行中的放电声问题。电容器在运行时，一般是没有声音的，但有时会例外。造成声音的原因大致有以下几种：

a套管放电。电容器的套管为装配式者，若露天放置时间过长，雨水进入两层套管之间，加上电压后，就有可能产生劈劈啪啪的放电声。遇到这种情形时，可将外套管松出，擦干重新装好即可。

b缺油放电。电容器内如果严重缺油，以致于使套管的下端露出油面，这时就有可能发出放电声。为此，应添加同种规格的电容器油。

c脱焊放电。电容器内部若有虚焊或脱焊，则会在油内闪络放电。如果放电声不止，则应拆开修理。

d接地不良放电。电容器的芯子与外壳接触不良时，会出现浮动电压，引起放电声。这时，只要将电容器摇动一下，使芯子与外壳接触，便可使放电声消失。

4)定期测量电容器的电容量，一旦发生较大变化,应立即退出运行,并查找原因。

5)定期使用红外线等工具检查电容器，对于温度过高、渗漏油等情况应立即退出运行。

4、结束语

综上所述:在避免设计、生产方面缺陷的基础上，结合我国电网的运行现状，在运行中加强检查、监视与控制，电容器的故障是应该是可控、在控、能控的，电容器的稳定运行将最终为用户提供优质、经济的电能。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。