10kV電容器組異常發(fā)熱的紅外診斷與探討

【摘要】本文對紅外檢測中發(fā)現(xiàn)的10kV電容器組異常發(fā)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(fā)熱的產(chǎn)生原因，從而驗證了紅外檢測的可靠性。

【關(guān)鍵詞】紅外診斷；電容器組；發(fā)熱；探討

1.引言

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

2005年4月，我們對110kV農(nóng)林站進行了定期的紅外檢測，發(fā)現(xiàn)四組10kV并聯(lián)電容器組都出現(xiàn)了不同程度的異常發(fā)熱，發(fā)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(shè)備紅外診斷技術(shù)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(jié)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(fā)熱的產(chǎn)生

10kV并聯(lián)電容器組是電力系統(tǒng)普遍應用的一種電氣設(shè)備，其基本主體是一個電容元件。110kV農(nóng)林站的10kV電容器組是無錫電力電容器廠的產(chǎn)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(zhì)。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(zhì)和鋁箔作極板卷制組成。在芯子元件中元件結(jié)成并聯(lián)或串聯(lián)，電容器每臺都配備了單獨的熔斷器。電容器周圍的環(huán)境溫度不可太高，也不可太低。按電容器有關(guān)技術(shù)條件規(guī)定，電容器的工作環(huán)境溫度一般以40℃為上限。電容器工作時，其內(nèi)部介質(zhì)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(xiàn)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(zhì)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(shù)故障點出現(xiàn)在電容器上部，通過冷熱循環(huán)產(chǎn)生的負壓而進水，致使內(nèi)部容易吸潮的元件和絕緣介質(zhì)吸收水分后，絕緣介質(zhì)損耗增大，并嚴重發(fā)熱，而且受潮發(fā)熱后，絕緣介質(zhì)的介質(zhì)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(zhì)性能劣化，介質(zhì)損耗及發(fā)熱量增加。一般受潮和老化故障的熱像特征呈現(xiàn)為整體發(fā)熱的熱像，發(fā)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(jié)果

2005年4月19日，我們對110kV農(nóng)林站帶電設(shè)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(huán)境溫度為30℃，濕度為75%，檢測過程中發(fā)現(xiàn)10kV#1、#2、#3、#4電容器組中各有若干只電容器異常發(fā)熱，熱像特征為整體出現(xiàn)異常高的溫升，部分檢測結(jié)果如表1所示。

根椐DL/T664-1999《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應用導則》，并聯(lián)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(xiàn)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(huán)境溫度，相對溫差≦30%。

對照結(jié)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(fā)熱（見圖1，中間一只為#1電容器組異常發(fā)熱的22號電容器，左右邊為正常的電容器）。初步結(jié)論為異常發(fā)熱的電容器存在內(nèi)部故障，缺陷性質(zhì)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(lián)電容器熱像異?；蛲愊鄬夭畛瑯藭r，應用其他手段確定缺陷性質(zhì)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(fā)熱的電容器分別進行常規(guī)電氣試驗和油化驗，試驗內(nèi)容包括電容值測量、絕緣電阻測量、交流耐壓、介質(zhì)損耗因數(shù)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(jié)果如表2-4所示。

根據(jù)以上常規(guī)試驗可知，異常發(fā)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(fā)生較大的改變。

（2）異常的電容器絕緣電阻低于規(guī)程要求的2000MΩ，正常的符合要求。

（3）異常的電容器極對殼介質(zhì)損耗因數(shù)明顯大于正常電容器的數(shù)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(fā)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(fā)現(xiàn)電容器的套管底部與金屬外殼的粘合處出現(xiàn)極其細微的滲油現(xiàn)象。因此我們可以做出如下結(jié)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(zhì)出現(xiàn)受潮或老化等現(xiàn)象，引起了異常發(fā)熱。

5.結(jié)論

通過對異常發(fā)熱的電容器進行常規(guī)的電氣試驗與油化驗，發(fā)現(xiàn)異常發(fā)熱的電容器是存在一定的缺陷的，這與紅外檢測的結(jié)果是一致的。試驗結(jié)果證明，帶電設(shè)備紅外檢測手段作為一種新型的診斷技術(shù)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(fā)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(huán)境溫度不得超過制造廠家規(guī)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(fā)現(xiàn)電容器外殼有膨脹、漏油、滲油，或者箱壁產(chǎn)生棱角、嚴重凸出、產(chǎn)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

[1]陳衡，侯善敬.電力設(shè)備故障紅外診斷[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2]DL/T664-1999，帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應用導則[S].

[3]Q/CSG1 0007-2004.電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程[S].

[4]陳化鋼.電氣設(shè)備預防性試驗方法[M].水利電力出版社，1997.