摘要：對(duì)一起電容器速斷跳閘事故的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的措施。
關(guān)鍵詞：諧波電流；過(guò)負(fù)荷
110kV張河變電站10kV母線開(kāi)口三角保護(hù)出現(xiàn)單相接地信號(hào)，大約1s后，電容器速斷保護(hù)動(dòng)作，當(dāng)檢修人員趕到現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)第一組電容器的外殼已明顯鼓肚、變形。分析了引起事故導(dǎo)致電容器速斷跳閘的原因，并對(duì)配套設(shè)備加以改進(jìn)，增加必要的保護(hù)裝置，使無(wú)功補(bǔ)償裝置順利運(yùn)行。
1故障原因分析
1.1并聯(lián)電容器一次原理接線圖
該變電站補(bǔ)償電容5000kvar，分4組自動(dòng)投切，一次原理接線圖如圖1所示，每組電容器容量1250kvar，電容器型號(hào)為BAM11-1250-3W，電抗器接于電源側(cè)。4組電容器安裝一套總保護(hù)裝置：保護(hù)配置速斷、過(guò)流、過(guò)壓、失壓等保護(hù)。電容器內(nèi)部故障保護(hù)設(shè)置內(nèi)熔絲。配套設(shè)備包括：投切電容器為真空斷路器，安裝于10kV中置柜內(nèi)，各分組為真空交流接觸器，金屬氧化物避雷器安裝于電容器母線上，電壓互感器TV并接于電容器首、末兩端，中性點(diǎn)與電容器中性點(diǎn)相連，一次線圈做放電用鐵芯電抗器接于電源側(cè)，電抗率為6。
1.2電容器組故障分析
電容器組采用常用的星型接線方式，三相共體外殼接于同一鐵框架，框架接地。電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)為多個(gè)元件并聯(lián)的四串結(jié)構(gòu)，并設(shè)置內(nèi)熔絲保護(hù)，檢修人員與廠家人員對(duì)損壞的電容器進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)受損電容器的A、B相內(nèi)熔絲均熔斷了兩根，外包封破裂，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，認(rèn)為一相熔絲熔斷兩根后，造成外包封損傷，在外包封受傷的情況下，長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)展成對(duì)殼擊穿，并發(fā)展成單相接地。由于單相接地呈不穩(wěn)定電弧接地，使健全相產(chǎn)生過(guò)電壓而另一相也有兩熔絲熔斷，外包封受傷致使在過(guò)電壓作用下發(fā)展成對(duì)殼擊穿，由此形成相間短路，盡管保護(hù)可靠動(dòng)作，但巨大的短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，仍對(duì)電容器造成一定程度的損傷，使電容器外殼嚴(yán)重變形。
這起事故主要是內(nèi)熔絲熔斷未被發(fā)現(xiàn)而造成，引起內(nèi)熔絲熔斷的原因是電容器的過(guò)電流，而過(guò)電壓和高次諧波都可能造成電容器的過(guò)電流，由于電容器組的總保護(hù)設(shè)置過(guò)壓保護(hù)，自動(dòng)投切裝置按電壓和功率因數(shù)投切，因此由于系統(tǒng)異常，造成過(guò)電壓引起內(nèi)熔絲熔斷的可能性很小。但是由于電容器投切頻繁，盡管裝有金屬氧化物避雷器，分合閘引起的過(guò)電壓被限制在一定范圍內(nèi)，但是操作過(guò)電壓的累積效應(yīng)可能對(duì)電容器造成損壞，引起內(nèi)熔絲熔斷。
另外由于電網(wǎng)中存在大量的非線性負(fù)荷，使得電網(wǎng)中諧波占有一定含量。110kV張河變電站除擔(dān)任城郊居民用電外，主要擔(dān)任工業(yè)供電，除幾條10kV工業(yè)專(zhuān)線外，其他10kV線路上還有一些小型化工廠、鑄造廠等工業(yè)用戶(hù)，這些用戶(hù)都可能產(chǎn)生諧波。盡管每戶(hù)產(chǎn)生的諧波很少，但可以匯集成較大的諧波電流饋入電網(wǎng)，使電網(wǎng)的諧波水平升高，影響電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行。由于此變電站的無(wú)功補(bǔ)償裝置，配置電抗率為6的串聯(lián)電抗器，6的電抗率雖然能對(duì)5次及以上諧波有抑制作用，但在3次諧波下使串聯(lián)電抗器與補(bǔ)償電容器的阻抗成容性，出現(xiàn)諧波電流放大現(xiàn)象，使電容器過(guò)負(fù)荷。盡管母線上以5次諧波為主，3次諧波含量不是很高，而裝設(shè)電容器后，容性阻抗將原有的3次諧波含量放大，可能造成內(nèi)熔絲熔斷。由于總保護(hù)按四組電容器額定電流的1.3倍整定，而4組電容器全部投入的情況極少。當(dāng)某一段時(shí)間內(nèi)諧波含量偏高時(shí)，總過(guò)流保護(hù)不能動(dòng)作，造成某相內(nèi)熔絲熔斷，而內(nèi)熔絲熔斷后不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，造成速斷跳閘。
從保護(hù)配置來(lái)看，電容器內(nèi)部故障的保護(hù)只設(shè)置內(nèi)熔絲保護(hù)，而并未設(shè)置導(dǎo)致事故擴(kuò)大的后備保護(hù)——不平衡電壓保護(hù)，使內(nèi)熔絲熔斷后不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成速斷跳閘事故，因此，保護(hù)配置不完善是造成電容器事故擴(kuò)大的主要原因。
另外，不定期測(cè)量電容量也是造成事故擴(kuò)大的原因之一。由于電容器內(nèi)部裝置最直接的反應(yīng)是電容量的變化，而電容量測(cè)量手段落后，進(jìn)行電容器電容量的測(cè)量時(shí)，需采用拆除連接線的測(cè)量方法，不僅測(cè)量麻煩而且可能因拆裝連接線導(dǎo)致套管受力而發(fā)生套管漏油的故障。因此，自投入運(yùn)行以來(lái)檢修人員從未進(jìn)行過(guò)電容量測(cè)量,而又未設(shè)置反應(yīng)電容器內(nèi)部故障的保護(hù)，當(dāng)內(nèi)部個(gè)別內(nèi)熔絲熔斷時(shí)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成事故擴(kuò)大。
2改進(jìn)措施
2.1在各分組回路中安裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)
由于過(guò)流保護(hù)根據(jù)4組電容器全部投入時(shí)整定，對(duì)分組諧波電流放大造成的過(guò)流現(xiàn)象反應(yīng)遲鈍，甚至不反應(yīng)，因此，在各分組回路安裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)，由于交流接觸器只能開(kāi)斷正常情況下的負(fù)荷電流，不能開(kāi)斷故障電流，將交流接觸器更換為ZN-28型真空斷路器，在諧波含量高時(shí)，作用于跳閘，避免諧波對(duì)電容器造成損壞和內(nèi)熔絲熔斷。
2.2在各分組回路安裝開(kāi)口三角電壓保護(hù)
當(dāng)電容器某相內(nèi)熔絲熔斷時(shí)，容抗發(fā)生變化，與其他兩相容抗不等，造成故障相與健全相電壓不平衡。于是，在各分組回路電壓互感器的二次繞組的開(kāi)口三角處安裝一只低整定值的電壓繼電器，當(dāng)一相內(nèi)熔絲熔斷時(shí)，在開(kāi)口三角處出現(xiàn)不平衡電壓，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，此裝置能準(zhǔn)確反映電容器內(nèi)部故障，且不受系統(tǒng)接地和系統(tǒng)不平衡電壓的影響，及時(shí)將受傷的電容器退出運(yùn)行。
2.3定期測(cè)量電容量
針對(duì)電容量測(cè)量困難，購(gòu)置了先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備，采用全自動(dòng)電容電橋定期測(cè)量電容器組，單臺(tái)電容器的電容量，不需拆連接線，測(cè)量簡(jiǎn)便快捷，準(zhǔn)確可靠。檢修人員定期進(jìn)行電容量測(cè)量，當(dāng)電容器某一相個(gè)別內(nèi)熔絲熔斷后，電容量將發(fā)生變化，當(dāng)測(cè)得電容量減少，超過(guò)3時(shí)，及時(shí)將受傷的電容器退出運(yùn)行。
3結(jié)束語(yǔ)
設(shè)計(jì)和維護(hù)等方面的疏忽都可能對(duì)電容器的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患，因此，配置完善的保護(hù)，定期測(cè)量電容量，防微杜漸，才能減少甚至避免電容器事故擴(kuò)大，提高電容器的可用率，延長(zhǎng)電容器的使用壽命。
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