原创 无功补偿电容器组的事故原因分析及对策

1 引言

在电力系统中，为了提高系统的功率因数，减少损耗以及调整电压，在各级变电站里广泛使用并联电容器组进行系统的无功补偿，这些电容器组的正常运行对保障电力系统的供电质量与效益起重要作用。然而由于操作或其它原因，无功补偿电容器组在运行中发生损坏甚至爆炸的事故时有发生，轻则损坏配电设备，重则破坏建筑物并引起火灾，严重威胁了电力系统的安全运行。分析变电站中并联电容器组的事故原因并提出预防措施对保证变电站甚至整个电网的安全稳定运行具有重要意义。

2 并联电容器组的事故原因分析

并联电容器组的损坏和爆炸事故的发生除了电容器本身质量的原因引起外，很多是由于系统操作过电压或是系统谐波等其它原因引起的。因此，有必要对其发生事故的原因进行分析研究，从而找到避免事故发生的有效措施。

⑴ 断开电容器组产生的操作过电压及其影响。由于断路器分闸时的截流和电弧重燃等原因，高压断路器在断开并联电容器组时会引起操作过电压。过电压的幅值与电力系统的参数特别是断路器特性以及关合的相角有很大的关系。在不利的情况下所引起的操作过电压倍数会很大，严重时会造成某个电容器介质击穿。多组电容器并联运行时，只要其中有一台发生了击穿，其余各台就会同时通过这一台放电，放电能量很大，该电容器在很短时间内产生很大的热能，这些热能使电容器内的油分解产生大量气体，这时电容器壳体承受不了这种剧烈增大的压力，造成壳体损坏甚至爆炸。

⑵ 投入并联电容器组产生的过电流及其影响。投入并联电容器组时，在电容器组与电源接通后的很短时间内，电容器组会通过很大的合闸涌流，这一暂态电流由工频和高频电流组成，其幅值远高于工频稳态电流，合闸涌流的幅值和波形均随时间相应衰减，该电流在较短的时间内会产生很大热量，从而造成电容器组的损坏。

⑶ 串联电抗对无功补偿电容器组的影响。与电容器串联的电抗是为了降低电容器组的合闸涌流及短路电流，降低操作过电压，滤掉某些高次谐波从而提高供电质量。但是如果串联电抗选择不当时，会引起谐波放大（特别是三次谐波）或谐波共振甚至造成电容器组的损坏事故。

⑷ 系统谐波对无功补偿电容器组的影响。当电容器安装工作点附近的电网中含有大型整流器和电弧炉等“谐波源”时，系统中含有较大的高次谐波。对于n次谐波而言，电容器的电抗将是基波电抗的1/n，因此，谐波对电流的影响很大。这种谐波电流对电容器非常有害，极容易使电容器击穿引起相间短路。220kV变电站发生过很多由于谐波问题造成的电容器漏油、鼓肚、爆炸等事故。

3 抑制电容器组损坏的有效措施

如上所述，造成并联电容器组发生损坏事故的原因是多方面的，有电容器本身的缺陷，也有外在的原因。为保证电容器组的安全稳定运行，可以采取以下措施：

⑴ 提高并联电容器组的质量，对电容器组进行严格的检测试验，及时发现缺陷并进行处理，严防劣质电容器组投入运行；

⑵ 采用质量较好的断路器并对其定期进行检测，尽量避免断路器出现触头抖动和分闸电弧重燃的现象，这样可以有效地降低投退电容器组时产生的操作过电压。另外，有条件时可在电容器组的投退操作过程中采用相位控制高压断路器的技术。相位控制高压断路器的设计思想是通过计算让断路器在一个固定的相位上合闸或分闸，从而使系统内的操作过电压幅值降至最低，保证电容器组的安全。

⑶ 采用可调串联电抗器，限制无功补偿电容器组的合闸涌流和短路电流，降低操作过电压并且有效抑制高次谐波；

⑷ 如在并联电容器组安装运行点谐波较为严重，应采取措施进行谐波治理。

⑸ 采用定值合适的电容器护装置、避雷器及其它保护措施，有效限制电容器组的过电压和过电流。

4 结论

无功补偿电容器组的安全运行对变电站甚至整个电力系统的安全稳定至关重要。本文分析了造成运行中并联电容器组发生损坏事故的多种原因，针对这些不同原因给出了一些合理的防范措施和方法。运行实践表明，采用这些措施后可以有效改善并联电容器的运行环境，从而保证电容器组乃至整个变电站的安全运行。