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变电站无功补偿电容器故障分析及解决方法
作者：付尧琦
来源：《科学与财富》2016年第16期
摘 要：随着现代国民经济的不断快速增长，我国基础电网设施也逐渐实现快速发展。作为电力系统设备重要组成部分之一，无功补偿电容器在变电站运行中具重要意义。故本文主要以变电站无功补偿电容器为研究主体，探究其故障类型及具体解决方法，改善变电站供电质量，降低线损率。
关键词：变电站；无功补偿电容器；故障；方法
目前，我国电力系统及线路不断建设且其规模也逐渐扩大，在此基础上电力系统对于变电站无功补偿运行稳定性提出更高要求，目前无功补偿电容器在具体操作及运行中多受运行环境、维护操作及保护整定等多因素影响，时常发生跳闸等问题，影响线路系统的稳定运行及合理供电。
1.变电站无功补偿电容器基础数据分析
某供电公司160KV变电站10KV无功补偿电容器为高压静止同步无功补偿装置，无功补偿电容器具功率损耗小，容量组合灵活等优点，但该变电站于近年来无功补偿电容器多现跳闸及电容器损坏等多种故障，影响供电质量，变电站无功补偿电容器基础数据如表1所示： 2.变电站无功补偿电容器常见故障分析 2.1电容器损坏故障
该变电站10KV配电线路无功补偿电容器为自愈式电容器，于运行中多发生电容器鼓肚、短路、爆炸等故障，若击穿故障产生时，该电容器多可自行愈合，但若击穿频繁则多造成电容器永久损耗，影响应用效果。一般而言，导致电容器损坏原因多因机器质量、流量及内谐波等问题造成、质量问题则多指无功补偿电容器其控制器出现问题，于具体运行中多现误切误投现象[1]，导致电容器永久损坏；电流问题则指10kv配电线路电容器补偿时，瞬间投切涌流量过大，负荷量急速增加，导致容器损坏；线路内谐波若严重也可造成电容器损坏；除此上之外， 无功补偿器控制器投切时间短、电路三相电流长期不均衡等问题均会导致电容器损坏问题产生。
2.2无功倒送故障
无功倒送故障是变电站无功补偿电容器较严重故障之一，若10KV配电线路内现无功倒送故障则会进一步增加变压器及线路电能损耗，增加变电站线路的运行负担。此类故障产生原因多因电容器处于无功过剩状态，电网额外线损量增加，虽在具体操作中可采用电抗器对上述问
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题予以控制[2]，但此类情况产生仍在很大程度上增加了日常维修难度及系统复杂性，增加资金投入，难以实现经济性有效增长。 2.3电容器谐波过电流故障
变电站10KV配电线路于运行中多伴有高次谐波，此类情况的产生易导致无功补偿电容器于运行中出现负荷及过电流故障，对电流波形造成一定影响，难以维持电容器正常及合理运行，此类故障产生情况具有多样化特征，在此类问题处理时需针对故障产生因素，结合具体操作实际实现问题分析及处理。
除此上故障之外，无功补偿电容器故障还包含高温、漏电等问题，在运行中电容器出现过热、过负荷情况均会导致极板物质脱落、变质，在高温下易产生漏电现象，导致电容量增大，而若电容器内部虚焊、脱焊则易致其电容量过小。 3.变电站无功补偿电容器故障处理策略分析 3.1内部故障保护
无功补偿电容器的安全性对整体变电站电力系统安全及有效运行具重要意义，故相关电力工作人员需结合具体问题保证电容器安全性操作，一般而言，电容器内部故障主要包含元件击穿，部分串段元件击穿、单台内部短路以及落地安装电容器极对壳故障。首先，可选择质量良好的电容控制补偿器，最大化提升电容器质量，减少电容器质量问题，保证其正常及有效运行；其次可采用内熔丝、熔断器及继电保护三种方式实现电容器保护[3]，内熔丝保护则指切除单一已击穿元件并隔离故障元件，保证未击穿元件合理运行，熔断器保护则指在击穿故障产生时，可自行实现故障电容器切除及隔离，保护其他电容器运行；继电保护则可于内部故障期间当保护输出达到保护整定值时则可自动报警或故障电容器切除。 3.2过电流保护
一般而言，无功补偿电容器过电流保护多采用熔断器予以保护，熔断器是指自带熔断件的保护器件，若过电流通过则可发热熔化断开实现装置保护。现阶段熔断器过电流保护主要包含独立熔断保护及组熔断保护两种方案，前者指每个独立电容器单元均采用独立熔断器，可用于户外变电站电容器保护；而后者则多采用一个熔断器保护多电容器单元，常用于柱上电容器组保护。
同时，若变电站电力系统在运行中出现补偿投切较大电流时，可将电抗器串直接接入线路系统中，从而最大化保证电路系统的安全性及稳定性运行操作。若于变电站配电线路中现三相电流不稳现象，则电力人员需及时针对线路运行方式及故障表现特征采取合理有效性、针对性措施[4]，改善电压运行不稳定性；加强变电站内线路系统控制补偿器投切时间的合理性设置，保证适当的投切时间，防止电压叠加损害电容器及线路运行稳定性。
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3.3采取合理措施，降低谐波影响
在线路谐波问题解决时，应结合具体问题予以串联电抗器设置、交流滤波器设置及谐波分量控制等针对性操作，减少因谐波故障所造成的电容器损害，保证变电站电压的稳定，保证电力系统正常运行[5]，与此同时，在过电压保护中，还可采用MOV避雷器进行电压控制，MOV避雷针相较于传统避雷针而言其无间隙，由阀片组合组成，可将操作冲击及雷电冲击等过电压控制于可接受水平，一般而言，目前常用避雷器包含配电用、中间用以及电站用避雷器，配电用避雷器可用于配电系统内部，而中间用以及电站用避雷器多用于变电站，中间用避雷器可用于次输电线路、电缆端口等小型变电站，电站用避雷器则可用于较大变电站，在具体使用中需对安装点最大运行电压、非正常运行条件暂时过电压峰值等相关因素予以分析，满足额定电压、暂时过电压及持续运行最大电压，从而实现避雷器合理选择，有效保证电力系统正常运行。
3.4控制电容器温度
电容器在电力系统具体运行中对于温度具有一定的要求，温度过高及过低均会对电容器运行造成不良影响，若电容器于运行中其环境温度过高则导致电容器自身运行温度难以有效散发，造成运行区域温度过高，影响电容器运行质量；但若其温度过低，则内部油会在运行初始冻结[6]，增加电容器击穿概率，影响电容器正常操作及其运行安全性。因此基于此，相关人员于操作中应合理控制电容器运行温度，将其温度控制于60℃以下，避免温度过高诱发电容器鼓肚、击穿等问题产生，对于环境温度而言，可将其控制在40℃之下即可。 结束语
综上所述，变电站无功补偿电容器的安全及高效性运行对于电压系统的稳定性及安全性具重要意义，但电容器于具体操作及运行中多因各类因素产生故障，造成电力系统的不稳定性，影响供电质量。故相关人员于日常操作中应加强内部故障及过电流保护，控制电容器温度，加强电容器日常检查及管理，有效减少电容器故障产生，保证供电质量。 参考文献
[1] 疏奇奇. 某变电站无功补偿电容器故障分析及解决方案[J]. 电力电容器与无功补偿， 2010， 31（6）：47-49.
[2] 刘海静. 变电站无功补偿电容器的故障查找及故障解决[J]. 三角洲， 2014（7）：83-84. [3] 王欣. 变电站并联电容器组故障分析及应对措施[C]// 第四届（2010）全国电力系统无功/电压技术交流研讨会. 2010.
[4] 陈鹏云， 刘晋， 王成智，等. 500kV变电站35kV无功补偿电容器装置设计问题分析[J]. 华中电力， 2010， 23（4）：14-17.