無(wú)功補(bǔ)償電容器組的事故原因分析與策略

王麗青 黃曉波 鐘繼萌 馬杰聰 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局

一、引言

電力在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中需要消耗大量的無(wú)功，為充分確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，合理地調(diào)整電壓，優(yōu)化電力系統(tǒng)潮流，變電站大都會(huì)配置并聯(lián)電容器組以來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地補(bǔ)償。但是，很多時(shí)候由于人為操作或其他方面的因素?zé)o功補(bǔ)償電容器在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中問(wèn)題頻發(fā)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)T發(fā)相應(yīng)的安全隱患事故，對(duì)于電力系統(tǒng)的良性運(yùn)行而言，無(wú)疑是十分不利的。在這篇文章當(dāng)中，我們就具體的對(duì)于導(dǎo)致變電站中的并聯(lián)電容器組出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行了具體的分析，并有針對(duì)性地提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，希望可以為確保變電站的穩(wěn)定運(yùn)行起到有效的作用。

二、并聯(lián)電容器組事故常見原因

無(wú)功補(bǔ)償是無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)暮?jiǎn)稱，其作用是提高電力供電系統(tǒng)中電網(wǎng)的功率因數(shù)，從而降低供電變壓器運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中輸電線路中發(fā)生的能源消耗，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。為此，選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償裝置顯得尤為重要，與系統(tǒng)運(yùn)行情況匹配的補(bǔ)償裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行秩序的把控，提高電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。如果沒(méi)有合理選取的補(bǔ)償裝置，可能會(huì)產(chǎn)生一系列新的問(wèn)題，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行情況造成影響。并聯(lián)電容器組出現(xiàn)運(yùn)行異常情況時(shí)，輕則會(huì)對(duì)電容器組本身造成損壞，重則會(huì)誘發(fā)爆炸等嚴(yán)重的安全隱患事故。究其原因，除了與電容器本身的質(zhì)量水平有著直接的關(guān)系之外，與系統(tǒng)的操作情況等因素也有著較為密切的聯(lián)系。想要真正的規(guī)避事故問(wèn)題首先就必須找準(zhǔn)導(dǎo)致并聯(lián)電阻出現(xiàn)事故的根本原因，針對(duì)成因?qū)で蟾鼮橛行У膽?yīng)對(duì)措施。常見的又發(fā)并聯(lián)電容器組事故的因素主要包括以下幾個(gè)方面。

第一，電容器組斷路器合閘對(duì)并聯(lián)電容器組的影響。在并聯(lián)電容器組投入使用以后，電容器組斷路器合閘時(shí)會(huì)在電容器組上產(chǎn)生較大的合閘涌流，這種合閘涌流是工頻和高頻電流的疊加，使得電流的幅值比正常運(yùn)行的工頻電流更高，產(chǎn)生較大的熱量進(jìn)而可能導(dǎo)致電容器組損壞。

第二，電容器組斷路器分閘操作過(guò)電壓的影響。斷路器分閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)電弧重燃和節(jié)流等不利情況，此時(shí)一旦切斷并聯(lián)電容器組則會(huì)導(dǎo)致較大操作過(guò)電壓的產(chǎn)生。通常情況下，過(guò)電壓幅值的波動(dòng)情況以及電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化情況，都會(huì)對(duì)斷路器的運(yùn)行特征以及關(guān)合相角帶來(lái)直接的影響。在特殊的狀態(tài)下，在較短的時(shí)間內(nèi)操作過(guò)電壓會(huì)明顯增大，一旦電壓過(guò)高時(shí)就有可能會(huì)對(duì)電容器本身造成損壞。而對(duì)于多組電容器并聯(lián)運(yùn)行的狀態(tài)而言，一旦某一個(gè)電容器出現(xiàn)了故障問(wèn)題，余下的其他電容器會(huì)對(duì)故障電容器進(jìn)行充電，導(dǎo)致故障電容器會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)放出更多的電量和產(chǎn)生更多的熱量，這些熱量會(huì)加速電容器內(nèi)部其他介質(zhì)的老化或分解，電容器內(nèi)部壓力增大導(dǎo)致外殼受壓鼓起，如果沒(méi)有及時(shí)處理這類狀況或是電容器的外殼質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就有可能導(dǎo)致電容器爆炸事故。

第三，系統(tǒng)諧波對(duì)電容器組的干擾。系統(tǒng)諧波對(duì)流過(guò)電容器組電流的影響是極大的，如果諧波所造成的影響足以擊穿電容器，那么就會(huì)引發(fā)短路問(wèn)題甚至更多危險(xiǎn)級(jí)別更高的問(wèn)題。

其四，串聯(lián)電抗對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的影響。配置串聯(lián)電抗器的目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于電容器組合閘涌流以及短路電流的管控，以降低電力系統(tǒng)中可能存在的過(guò)電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)部分高次諧波的過(guò)濾。如果未能配置合適的串聯(lián)電抗，諧波情況的將超出可控范圍，進(jìn)而可能誘發(fā)諧波共振問(wèn)題，對(duì)電容器組造成損壞。

三、應(yīng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組事故原因的有效對(duì)策

綜上分析，可以導(dǎo)致并聯(lián)電容器組故障的原因繁多，并且主要可以分成兩大類，一是電容器本身質(zhì)量問(wèn)題，二是外界因素。為確保電容器組能夠在安全穩(wěn)定的狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行，本文針對(duì)上訴兩類問(wèn)題提出了以下幾點(diǎn)對(duì)策。

第一，提升并聯(lián)電容器組本身的質(zhì)量水平，在并聯(lián)電容器組裝入電力系統(tǒng)之前，先對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電容器組中存在異?；蛉毕荩仨毜谝粫r(shí)間采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施消除異?；蛉毕?，必要時(shí)及時(shí)更換新的并聯(lián)電容器組。另外，要建立對(duì)于電容器制造廠家的監(jiān)督機(jī)制，提高廠家的制造質(zhì)量，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)入手，比如在對(duì)焊接套管處螺栓與帽蓋之間采取低強(qiáng)度的焊接方式，從而避免強(qiáng)度過(guò)高所導(dǎo)致的用力過(guò)猛造成脫落的情況。除此之外，對(duì)于設(shè)備的運(yùn)輸工作也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視程度，避免過(guò)度顛簸或是操作不當(dāng)對(duì)設(shè)備質(zhì)量造成的損害以及導(dǎo)致焊接處開裂。

第二，接入更高質(zhì)量的斷路器，并定期對(duì)于斷路器進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，盡可能減少并聯(lián)電容器組在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)操作過(guò)電壓情況。除此之外，可以適當(dāng)?shù)膽?yīng)用新型技術(shù)，如應(yīng)用相位控制高壓斷路器技術(shù)以降低電路系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的電壓幅值。

第三，在無(wú)功補(bǔ)償電容器組當(dāng)中接入具備調(diào)節(jié)性能的電抗器，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組內(nèi)部通過(guò)的合閘電流以及短路電流的控制。實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部電壓情況的調(diào)節(jié)，并抑制可能出現(xiàn)的高次諧波。

第四，配置合適的電容器保護(hù)裝置。為起到對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償電容器組的合理管控作用，應(yīng)當(dāng)選擇與之匹配的電容器保護(hù)裝置以及避雷器裝置降低外界因素對(duì)于電容器本身所帶來(lái)的影響，降低電容器組出現(xiàn)過(guò)電流和過(guò)電壓的可能性。

第五，提高對(duì)系統(tǒng)諧波重視程度。電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償電容器組約占所有電容器的三分之二，設(shè)計(jì)時(shí)一般只考慮無(wú)功補(bǔ)償量，沒(méi)有考慮裝設(shè)點(diǎn)的電能質(zhì)量，因此諧波不僅會(huì)造成電網(wǎng)功率損耗增加，還會(huì)縮電容器組使用的壽命，并且電網(wǎng)諧振對(duì)電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性影響極大，可能導(dǎo)致正常的供電中斷，事故擴(kuò)大，甚至電網(wǎng)解列，因此需要有針對(duì)性的采取適當(dāng)?shù)姆绞介_展對(duì)諧波的限制與治理，如配置無(wú)源濾波器

四、總結(jié)

綜上所述，無(wú)功補(bǔ)償電容器組在供電系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮提高電網(wǎng)的功率因數(shù)和提高電能質(zhì)量的重要作用，扮演著十分重要的角色。要切實(shí)提高并聯(lián)電容器的穩(wěn)定運(yùn)行水平，就必須確保其運(yùn)維工作的有效開展。本文針對(duì)具體的無(wú)功補(bǔ)償電容器組事故進(jìn)行了分析，探討了各類事故的直接和間接原因，同時(shí)也有針對(duì)性地提出了規(guī)避此類安全問(wèn)題的有效方法。但由于受到文章篇幅以及筆者能力水平的限制，仍然存在著一定的不足。要提高電容器組的運(yùn)行水平，需要在往后的工作中投入更多的精力，對(duì)于可能引發(fā)無(wú)功補(bǔ)償電容器組事故的原因開展更為深入的研究和分析，尋求更為有效的應(yīng)對(duì)方式方法，加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償電容器組的風(fēng)險(xiǎn)管控能力，切實(shí)保障無(wú)功補(bǔ)償電容器組的安全性，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，最大化電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。