关于电阻电容器故障问题的探讨

摘 要：本文从介绍了电阻电容器故障的主要现象，重点分析了电阻电容器故障的原因，并给出了电阻电容器故障的预防措施，在实际工程应用中具有指导意义。

关键词：电阻电容器； 故障分析 ； 故障处理 ； 预防措施

电阻电容器是电力系统的一种重要的电气一次设备，是一种无功补偿装置。电阻电容器是一种静止的无功补偿设备。它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数。采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。在长期运行工作中，因为运行环境、人为因素以及设计方面的问题，电容器故障屡见不鲜，严重地威胁着电力系统的运行。因此，运行人员必须对电阻电容器经常进行巡视检查，并及时将有缺陷的电阻电容器退出运行，以防事故发生。

一、常见的故障现象的分析及处理

1.熔丝熔断

对熔丝熔断的电阻电容器应进行外观检查，是否存在鼓肚、过热、开裂以及熔丝元件熔断状况。外观无明显故障特征一般应进行试验，测量电阻电容器容量及摇测对地绝缘电阻。但目前各地亦曾发生由于熔丝质量不好或热容量不够以及接触不良而发生熔丝熔断的情况，更换熔丝后即正常。单台大容量电阻电容器因熔丝接线端子接触不良发热，造成熔丝熔断的故障比较多。对单台小容量电阻电容器，运行中发现熔丝熔断，断路器不跳闸可继续运行，直到切除的电阻电容器过多造成电流不平衡超过允许值时，再停电进行测试、处理。

2.鼓肚现象

在所有电容器的故障中，鼓肚是占比例最大的。一般油箱随温度变化发生膨胀和收缩是正常现象，但当内部发生局部放电，绝缘油产生大量气体，就会使箱壁变形，形成明显的鼓肚现象，发生鼓肚的电容器不能修复，只能拆下更换新电容器。造成鼓肚的原因主要是产品质量问题，例如为绝缘纸和铅箔质量差，浸渍液不是吸气性的电容器油，又没有合格的净化处理条件，加之在设计上追求比特性的指标，工作场强选择较高，这些低质量的产品在高电场下运行，极易造成鼓肚和元件击穿熔丝动作的故障。此外，运行电压过高或开关重燃引起的操作过电压，也将产生局部放电。所以把好进货关是避免电容器鼓肚损坏的根本措施。

3.爆炸现象

产生爆炸的根本原因是极间游离放电造成的电容器极间击穿短路。我们认为电容器只要配装适当的保护熔丝，其安秒特性就小于油箱的爆裂特性。当电容器发生短路击穿时，熔丝将首先切断电源，避免爆炸产生，并且可以防止着火和将邻近电容器炸坏。星形接线的电容器组，由于故障电流受到限制也很少发生爆炸现象。因此可以肯定，单台保护熔丝是很重要的装置，其安秒特性配置适当就完成可以防止油箱爆裂，所以采用星形接线也是很重要的防爆措施。纸膜和全膜电容器极间短路击穿的性质是有差异的。防爆应选用全膜电容器。

4.渗漏油现象

渗漏油现象主要是密封不严或不牢固造成的，电容器是全密封装置，如密封不严，空气和水分以及杂质都可能进入油箱内部，造成绝缘受损，危害极大，因此电容器是不允许渗漏油的。实际中渗漏部位主要在油箱焊缝和套管处，说明是焊接工艺不良，厂家对密封实验没有严格要求，不是逐台试漏。实际中套管渗油的部位主要是根部法兰、帽盖和螺栓等焊口，渗漏的原因有加工工艺问题，还有结构设计和人为的原因。针对以上原因分别对厂家和运行检修人员采取措施，加强管理，渗漏问题可以得到解决。轻微渗漏可以用锡和环氧树脂补焊。

二、电阻电容器故障的原因

电容器在运行过程中受到诸多因素的影响，有其本身故障的影响、所处的工作环境温度的影响、过电压、过电流的影响、恶劣气候因素的影响、电容器附属设备的故障影响、系统运行方式的调整造成的影响、以及系统的谐波源接入都会影响电容器的正常运行。

1.工作电压的影响

电容器对电压敏感，由于电网在运行中经常受到来自外部和内部因素的干扰，所以电容器电压也随之波动。运行中电容器内部的有功功率损耗由其介质损耗和导体电阻损耗组成，而介质损耗占电容器总有功功率损耗的98%以上，其大小与电容器的温升有关，表示式如下：

P=Q tan δ=Wcu2tanδ （1） Q=wCU2 （2）

其中，P是电容器的有功功率损耗，Q是电容器的无功功率，tanδ是介质损失角正切值，w是电网角频率，C是电容器的电容量，U是电容器的工作电压。从公式（1）可以看出，电容器的有功功率损耗和电容器输出的无功功率大小均与电容器的运行电压的平方成正比。随着电容器的工作电压增高，电容器的有功功率损耗迅速增加，温度迅速升高，导致绝缘寿命降低。可见，工作电压对电容器正常运行影响很大，电压一旦高于额定值必须立刻退出电容器，否则电压过高时电场强度增大，将使电介质游离，极板间绝缘老化击穿而影响电容器使用寿命。由公式（2）可以看出，电容器无功功率与电网角频率以及电容器的工作电压的平方成正比，即在电网频率变化不大时，电压下降，电容器无功功率将大大减少，导致无功补偿效果大大降低，随之降低系统经济效益，所以电容器的运行电压也不能过低。

2.工作电流与谐波的影响

电容器投入时的电流过大、电网的谐波超标引起过电流，使电容器过热、绝缘降低乃至损坏，其原因可能是由基波过电压或由谐波或此两者叠加所引起。谐波对电容器的危害很大，谐波主要是由谐波电流源产生，当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与电压波形不同，电流因而发生畸变。在电压有效值增长的同时，电流有效值增长的更快，特别是含有高次谐波时，电流有效值增长更为迅速。因此谐波发生时对电容器非常有害，极容易使电容器击穿引起相间短路。

3.电阻电容器绝缘不良故障影响

（1）电容值过高

长期加热电压的寿命试验中，电容值的变化是很小的。电容值的突然增高，只能认为是部分电容元件击穿短路，因为电容器是由多段元件串联组成的，串联段数减少，电容才会增高。如果部分元件发生断线，电容值将会减少。

（2）另一部分绝缘不良的电容器是介质损失角过大所致

长期运行的电容器介质损失角会略有增加，但是成倍增长却是不正常现象。由于只有发生局部放电和局部过热才会发生介质损失角过大的问题，因此我们对这些产品只能进行更换。

4.附属设备的故障

电容器装置的附属设备有避雷器、中性点CT、中性点避雷器、放电线圈、接地刀闸、串联电抗器、熔断器等，其中熔断器及串联电抗器是相对重要的附属设备。由熔断器和串联电抗器故障所引起的电容器组停运比例较高，尤其是熔断器的发热、误动；其他各种附件设备引起停运的比例比较接近。

三、电阻电容器故障的预防措施

1.合理选择电容器的接线方式

电容器组的接线方式大体可分为单星形接线、双星形接线和角形接线等几种。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。接线方式选择得正确简单，保护配置得合理可靠可使电容器的故障大大减小。对比角形接线和星形接线，可知在故障情况下，角形接线的电容器组直接承受线电压，任何一相电容器被击穿时，将形成相间短路，故障电流很大，易造成电容器油箱爆炸；而在星形接线情况下，当电容器组的一相被击穿时，由于两非故障相的阻抗限制，故障电流不会太大，故电容器内部故障的保护采用星形接线且中性点不接地的方式，这种方式接线简单，灵敏度高，不受系统接地故障、电压波动和高次谐波的影响，是一种较为理想的保护方式。

2.保证合适的运行温度

在电容器运行过程中，应随时监视和控制其环境温度，加强通风，改善电容器的散热条件。电容器安装运行环境温度范围为-50～+55℃。在特殊情况下，如果环境温度不能满足要求，可以用人工方法来降低空气温度或根据负荷情况短时退出电容器。

3.控制谐波

对于电容器投入时的电流过大、电网的谐波超标引起过电流，故规定电容器的工作电流不得超过额定电流的1.3倍。目前，最有效的办法是在电容器的回路中装设适当参数的串联电抗器或阻尼式限流器来限制电网谐波。必要时，可在电容器上串联适当的感性电抗来限制谐波电流。

4.选取合适的熔断器

单台保护熔断器开断性能不好，是电容器爆炸的原因之一。单台电容器保护使用的熔断器属喷射式熔断器，主要靠熔断电流自身的能量产生气体熄灭电弧并开断故障电流，在电容器装置中常作为内部故障的主保护。熔断器如果能成功开断故障电容器，油箱是不会爆炸的。开断性能不良的熔断器往往是因在运行中灭弧管受潮发胀将管堵塞。此外还有安装方法不当或弹簧不到位，熔丝熔断后尾线不能迅速弹出等原因影响电弧开断。

四、结束语

电阻电容器是电网无功补偿重要元件，合理的控制运行电压、电流和温度环境等要素，正确处理电阻电容器绝缘不良等故障可保障电容器长期有效运行。在运行中必须定期巡视电容器，发现电容器漏油、渗油、熔丝熔断等现象时，应立即停用。运行维护人员和管理者必须了解和掌握电阻电容器的绝缘结构、材料性能、工艺质量、维护方法及科学的诊断技术，并进行优化合理的运行管理，才能保证电力变压器的使用效率、寿命和供电的可靠性，在日常工作中，发现问题应及时处理，以提高电网经济稳定运行。

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