電容器缺陷統(tǒng)計及現(xiàn)狀分析

寨戰(zhàn)爭

惠州供電局變電部，廣東惠州 516199

電容器缺陷統(tǒng)計及現(xiàn)狀分析

寨戰(zhàn)爭

惠州供電局變電部，廣東惠州 516199

電力電容器在電力電網(wǎng)中以無功補償形式來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功率。 隨著變電站輻射地域范圍越來越大，無功設備用來調(diào)節(jié)穩(wěn)定遠端電壓使用頻率也越來越頻繁，使得無功設備的問題越來越突出，分析電容器的缺陷原因和管理漏洞，并制定相應的對策，保證無功設備的可用率，保障電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性。

無功；電容器；故障分析

1 必要性

電力電容器是無功補償裝置中的重要設備。近年來電力電容器的安裝和投運容量在逐年增加，但在長期運行工作中，由于運行環(huán)境、設備質(zhì)量以及人為等因素而產(chǎn)生的電容器故障日益增多。而由于受設備檢修時間、備品等因素導致不能及時消缺，嚴重影響了變電部無功設備可用率 。

惠州供電局把無功設備可用率加入績效考核中進行考核，要求無功可用率95.0%基本值。變電部無功可用率季度考核值都要稍低于基本值。

惠州供電局變電部近幾年逐步增大投入資金量進行電容器搶修、擴容和改造工作，但是無功可用率并沒有明顯提高。

2 電容器現(xiàn)狀統(tǒng)計

截止到2010年06月，變電部共管轄108個變電站，除新投產(chǎn)110kV橫河站、蕭屋站外，共統(tǒng)計106個變電站的電容器現(xiàn)狀。

現(xiàn)變電部運維的電容器共有538組，其中500kV變電站電容器有24組，220kV變電站204組，110kV變電站電容器307組，35kV變電站電容器3組。

在運維的電容器組中，電容器總?cè)萘繛? 414.472Mvar，其中集合式電容器226組，占42%，容量為1 019.112Mvar，占總?cè)萘康?3.086 %；非集合式電容器312組，占58%，容量為3 395.360Mvar，占總?cè)萘康?6.914%。

3 電容器缺陷統(tǒng)計

缺陷統(tǒng)計：從09年統(tǒng)計至今，電容器共發(fā)生缺陷412項。其中電容器正常硅膠變色缺陷188項，其他導致電容器損壞或停運的故障224項。

從電壓等級上來看，其中35kV電容器發(fā)生緊急缺陷0項，重大缺陷1項，一般缺陷9項；10kV電容器發(fā)生緊急缺陷7項，重大缺陷20項，一般缺陷375項。

從電容器分類上統(tǒng)計，非集合式電容器共發(fā)生了159項缺陷，占缺陷總數(shù)38.6%，集合式電容器共發(fā)生了253項缺陷，占61.4%。

電容器容量上統(tǒng)計：據(jù)2011年3月份統(tǒng)計，35kV電容器、電抗器無故障，10kV電容器總?cè)萘? 195.44Mvar，其中集合式電容器總1 104.192Mvar，占總?cè)萘?4.56%；非集合式電容器總?cè)萘? 091.252Mvar，占總?cè)萘康?5.44%。10kV電容器故障總?cè)萘?2 519.808Mvar.h，其中集合式電容器故障容量 50 592Mvar.h，占故障總?cè)萘康?0.92%，非集合式電容器故障容量11 927.808Mvar.h，占故障總?cè)萘康?9.08%。

如下圖示：

電容器容量占比

電容器故障容量占比

從電容器缺陷統(tǒng)計，除電容器硅膠變色缺陷外，主要缺陷為本體擊穿損壞、保險熔斷、滲漏油、放電PT損壞、不平衡電壓/電流、發(fā)熱等，對集合式電容器和非集合式電容器224項缺陷進行原因分布統(tǒng)計，如下表：

非集合式 集合式 缺陷數(shù) 占總?cè)毕荩?）保險熔斷 74 2 76 33.93發(fā)熱 26 36 62 27.68不平衡電壓/電流 13 20 33 14.73滲漏油 7 16 23 10.27擊穿損壞 15 3 18 8.04避雷器 7 0 8 3.13放電PT 3 2 5 2.23

4 電容器故障分析

從上述系列統(tǒng)計中我們可以看到，在412項缺陷中，除了集合式電容器正常硅膠變色缺陷188項外，電容器本體或輔助設備共發(fā)生了224項缺陷。

現(xiàn)我們對224項缺陷進行分析：

1）電容器本體故障高。通過統(tǒng)計可以看到，224項缺陷中導致電容器組本體損壞的缺陷有74次，占33.0%；熔斷器動作76次，占33.93%；

2）集合式電容器故障對無功容量影響嚴重。從統(tǒng)計我們可以看到，集合式電容器的運行中出現(xiàn)的缺陷比非集合式電容器的運行中出現(xiàn)的缺陷稍高。從電容器缺陷比例中我們可以看到，非集合式電容器故障容量占總?cè)萘康?9.08%，集合式電容器故障容量占故障總?cè)萘康?0.92%，集合式電容器的故障容量對無功容量影響是非集合式電容器的4倍，嚴重影響了無功的可用率；

3）電容器缺陷頻繁。從投運到發(fā)生電容器損壞， 時間從不到一個月到10年都有， 大部分集中在1～2年以內(nèi)， 部分產(chǎn)品在反復更換中， 仍不出一個月反復損壞。例如2010年4月3日昆山站#2號電容器組A6；B6；C3單元瓷瓶炸裂，并有噴油現(xiàn)象；2010年09月仰天變電站#7號電容放電PT發(fā)生了爆炸，導致#6、#7、#8電容器多個單體損壞。例如220kV九潭站共有9組10kV電容器，據(jù)統(tǒng)計從2010年至今共發(fā)生了19起故障，其中10起電容器本體故障。220kV風田站共有8組10kV電容器，從2010年至今共發(fā)生了15起電容器損壞故障；

4）電容器缺陷比較典型。電容器缺陷主要由于產(chǎn)品制造質(zhì)量及外部環(huán)境因素造成外熔絲開斷特性不良，導致故障范圍擴大。滲漏、鼓肚是電容器損壞后最常見的現(xiàn)象。缺陷中10.27%左右的缺陷表現(xiàn)為電容器介損超標，約 49.11%以上的缺陷由零序電壓/電流保護動作和保險絲熔斷發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為電容器電容量變化超標；

5）輔助設備缺陷多。從統(tǒng)計可以看到，接頭或母排發(fā)熱、放電PT、避雷器等輔助設備共發(fā)生了74起缺陷，占總?cè)毕莸?3.04%。

5 電容器管理存在問題

1）從電容器裝置廠家工藝上講，電容器的質(zhì)量問題嚴重。從電容器缺陷原因分布情況可以看到，電容器滲漏現(xiàn)象發(fā)生23次，電容器內(nèi)部擊穿（包括了內(nèi)部故障、保護動作和熔絲斷、設備質(zhì)量等問題）多達127次，表明絕大多數(shù)的電容器缺陷為內(nèi)部電容器單元件或多元件的擊穿；

2）變電部運維的電容器集合式較多。從電容器型式上分析，運維的523組電容器中，集合式電容器226組，容量約為總?cè)萘康?3%；非集合式電容器312組。容量約為總?cè)萘康?7%。而通過統(tǒng)計可以看到非集合式電容器159項，占總?cè)毕?8.6%，集合式電容器253項，占總?cè)毕莸?1.4%；

3）電容器備件少。變電部現(xiàn)已儲存了部分廠家電容器備品，但是由于各個廠家電容器容量和尺寸不一，不能互相通用，尤其一些時間長的電容器，廠家已不生產(chǎn)，替代產(chǎn)品和舊產(chǎn)品尺寸也不一致。有些廠家電容器故障率太高，導致儲存?zhèn)淦酚嗀浰俣冗h遠跟不上；

4）集合式電容器返廠維修時間長：

（1）集合式電容器和框架式電容器相比，備品備件的儲備是一大難題。因為電容器的型號繁多，每年生產(chǎn)的電容器單元只對應當年產(chǎn)品，儲備電容單元比較困難。電容器廠家生產(chǎn)備件大約需要1個月時間；

（2）確認電容器內(nèi)部擊穿故障后，即使有備件，由于集合式電容器的結(jié)構(gòu)性缺陷，檢修班人員也無法更換，必須由廠家進行吊芯處理或者返廠維修，消缺周期需要2個月左右。

5）電容器監(jiān)測手段單一。主要是通過運行人員的紅外測溫技術(shù)和定期巡視來發(fā)現(xiàn)電容器發(fā)熱和滲漏油問題。對于其他大多數(shù)電容器故障， 均要依靠二次保護動作。如果保護均可靠及時的動作，可以有效 避免了電容器爆炸事故擴大，因此保護定值尤其重要；

6）檢修、繼保、高試專業(yè)間配合少。當電容器出現(xiàn)故障時，由繼保、高試和檢修專業(yè)各自安排時間進行檢查，而且各專業(yè)只是依據(jù)現(xiàn)場進行判斷缺陷是否屬于自身專業(yè)問題后，就算處理完畢，三個專業(yè)沒有溝通和協(xié)調(diào)，造成無法快速確定故障，從而延誤了故障處理時間，尤其對一些頻繁出現(xiàn)缺陷的電容器組無針對性檢查，只是簡單消除缺陷。

6 應對措施

1）高質(zhì)量的電容器裝置是安全運行的基礎(chǔ)。從統(tǒng)計分析來看，電容器裝置的質(zhì)量問題不容樂觀：電容器滲漏現(xiàn)象發(fā)生23次；電容器內(nèi)部擊穿多達127次。表明絕大多數(shù)的電容器缺陷為內(nèi)部電容器單元件或多元件的擊穿，其直接與電容器的設計場強和生產(chǎn)工藝質(zhì)量有密切關(guān)系。因此應加強無功補償裝置前期質(zhì)量控制，設計中提出更明確、詳細的訂貨技術(shù)條件及備品要求， 選購質(zhì)量好的設備為主， 對已運行設備， 以應及時消缺和加強運行監(jiān)控；

2）逐步把有缺陷的集合式電容器更換為框架式電容器，新投無功設備選用框架式電容器。根據(jù)廠家的反饋，集合式電容器由于每個批次產(chǎn)品不同，很多內(nèi)部故障的電容器早已經(jīng)停產(chǎn)，而目前維修方式是將新單元與舊單元并用，而單元生產(chǎn)周期長（60天左右），而且并不能杜絕故障的再次發(fā)生，因此無法保證維修的質(zhì)量問題；

3）強化電容器備件管理 。存儲一些具有通用性的電容器組元件備品，尤其是框架式電容器組，可節(jié)省訂貨時間，提高消缺及時率。備品造冊登記，設專人管理；

4）縮短集合式電容器返廠維修時間。電容器組確認為內(nèi)部故障后，應即時通知廠家人員過來處理，安排吊罩檢查或返廠維修?？梢髲S家在15天內(nèi)生產(chǎn)出所需的備品備件；

5）運行人員加強并聯(lián)電容器設備的巡視和監(jiān)視，針對電容器過熱缺陷采用紅外測溫技術(shù)，堅持定期運行巡視應對滲漏油現(xiàn)象。對于有惡化跡象的缺陷，及時上報并進行處理，確保并聯(lián)電容器組的安全穩(wěn)定運行；

6）優(yōu)化電容器故障查找流程。加強檢修、繼保、高試專業(yè)的配合，制定針對無功設備缺陷管理制度，特別針對短時間出現(xiàn)重復性缺陷的電容器組進行專項檢查，繼保、檢修和高試專業(yè)應同時在現(xiàn)場，確認故障部分。若無發(fā)現(xiàn)問題，高試專業(yè)人員需在此后的3個工作日內(nèi)（可會同廠家）前往現(xiàn)場查找故障；

7）加強對電容器缺陷消缺力度，尤其對于硅膠變色缺陷，要及時更換硅膠，確保硅膠的除濕功能正常。應采取多種手段，確保備件齊全，對于異響、電容器電容量超標、電容器鼓肚缺陷應立即更換電容器單元。

[1]徐基泰.電抗器品種及其發(fā)展[J].變壓器，2000(1).

TM7

A

1674-6708（2011）56-0047-02