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艾優(yōu)花

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

【摘要】電容器的好壞對(duì)電能的質(zhì)量與效益起著至關(guān)重要的作用"然而有多種原因?qū)е码娙萜髟谄溥\(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障$本文結(jié)合電力電容器在繼電保護(hù)系統(tǒng)中的作用"針對(duì)導(dǎo)致電力電容器發(fā)生故障的內(nèi)部原因及外部原因"對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)中電力電容故障進(jìn)行分析"并提出了相應(yīng)的處理辦法。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；電力電容；故障原因；處理辦法

 

       由于全國(guó)用電規(guī)模不斷加大，電網(wǎng)的管理及控制的復(fù)雜程度不斷加深，所以在電力系統(tǒng)中引入了自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)，在處理該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的故障信息時(shí)，電力系統(tǒng)進(jìn)一步引入了繼電保護(hù)系統(tǒng)，用以幫助電網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)度管理故障信息，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的性以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的靈敏性。然而，繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性也會(huì)因?yàn)榉N種原因而受到影響，例如在處理系統(tǒng)內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償"消除諧波等問(wèn)題時(shí)，就需要電力電容器發(fā)揮作用，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，電力電容器的故障很大程度影響了繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能。

 

       *，可靠性是指系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備"元件能夠在預(yù)定時(shí)間內(nèi)或者所需條件下順利完成規(guī)定指示的基本能力。而繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性則是指，如果電力系統(tǒng)產(chǎn)生故障，繼電保護(hù)裝置會(huì)在規(guī)定的范圍內(nèi)不拒動(dòng)作；同時(shí)，如果該故障的解決要求繼電保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，那么裝置也不能出現(xiàn)錯(cuò)誤的動(dòng)作?？梢?jiàn)，繼電保護(hù)裝置的靈敏性是指保證其不拒動(dòng)"不誤動(dòng)，否則會(huì)降低整個(gè)電力系統(tǒng)的性能。電力電容器則是有利于實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，其具體作用如下：

1.1 補(bǔ)償無(wú)功功率

       電力系統(tǒng)中有很多網(wǎng)絡(luò)元件，其中大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件消耗著大量無(wú)功功率，尤其是電感元件。電感元件是一種儲(chǔ)能元件，其原始模型為導(dǎo)線繞成圓柱線圈（圖。）。此外，在電機(jī)"變壓器等負(fù)載元件的運(yùn)行過(guò)程中，也需要消耗大量無(wú)功功率。負(fù)載元件可以將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能，連接在電路中的電源兩端，如果在電路中沒(méi)有負(fù)載而直接連接電源的兩級(jí)，則會(huì)出現(xiàn)短路。電容也是負(fù)載元件的一種，不過(guò)電容是不消耗功率的元件，并且在電力系統(tǒng)中改變無(wú)功功率的流動(dòng)，從而使電壓升高，在感性元件消耗功率的同時(shí)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。

1.2 濾除各次諧波

       電容器的很大一個(gè)功能是在高壓直流輸電系統(tǒng)中過(guò)濾高次諧波，諧波會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的拒動(dòng)作和誤動(dòng)作，并且在交流＜直流＜交流的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各次諧波電流，這就需要裝設(shè)交直流濾波電容器。電容器可以對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，而無(wú)功補(bǔ)償也是常用的治理諧波的方法?？梢?jiàn)，電容器的好壞很大程度決定著電能的質(zhì)量與利用效率，從而保證繼電保護(hù)的效益。

 

圖1電感元件

 

2.1 導(dǎo)致電力電容故障的內(nèi)部原因

       電容器本身在設(shè)計(jì)工藝方面存在問(wèn)題，這也很大程度為繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響，例如：

       （1）電容器中的元件芯子沒(méi)有*浸漬，這種現(xiàn)象會(huì)使電容器在運(yùn)行過(guò)程中故障頻出。

       （2）為了降低成本和保證較高的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)了場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高的電容器，而場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高是損壞電容器的重要原因之一。

       （3）電容器在設(shè)計(jì)上存在隱患，當(dāng)電容器內(nèi)部元件產(chǎn)生故障電流時(shí)，其中的熔絲不能及時(shí)熔斷，導(dǎo)致電容器內(nèi)部的溫度急劇升高，如果加之沒(méi)有有效的繼電保護(hù)措施，電容器很容易脹裂甚至爆炸。

2.2導(dǎo)致電力電容故障的外部原因

       （1）電流過(guò)大。電容器有助于濾除各次諧波，尤其對(duì)高次諧波比較敏感，所以可能會(huì)在某一頻率下產(chǎn)生諧振，形成電流過(guò)大的諧波。在電容器與諧波源負(fù)荷連接時(shí)，如果此時(shí)系統(tǒng)的感抗與電容器的容抗在某一頻率下剛好大小相等且方向相反，那么在發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，電流過(guò)大的諧波會(huì)造成電容器過(guò)電流。

       （2）溫度過(guò)高。電容器的工作環(huán)境需要適宜的溫度，無(wú)論是內(nèi)部溫度還是外部溫度都不能過(guò)高。一方面，電容器所需的內(nèi)部溫度應(yīng)保持在低于65℃的水平上，高不得高于70℃，電流過(guò)高的諧波在造成電容器過(guò)電流的同時(shí)，也會(huì)使電容器過(guò)熱，容易產(chǎn)生熱擊穿的現(xiàn)象，或者出現(xiàn)鼓肚，從而影響電容器的性能甚至損壞電容器。另一方面，就電容器的外部溫度而言，電容器周圍環(huán)境的溫度偏高會(huì)導(dǎo)致電容工作時(shí)無(wú)法散熱，但是如果溫度偏低也會(huì)導(dǎo)致電容器內(nèi)的油凍結(jié)，容易產(chǎn)生電擊穿的現(xiàn)象。

       （3）電壓過(guò)高。過(guò)電壓會(huì)對(duì)電容器產(chǎn)生較大危害，電容器對(duì)電壓十分敏感，電容器的使用壽命與過(guò)電壓的幅值"過(guò)電壓的時(shí)間以及過(guò)電壓的次數(shù)密切相關(guān)，并且電容器的損耗與電壓的平方成正比。過(guò)電壓時(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致電容發(fā)熱，加速電容器絕緣損傷，也會(huì)出現(xiàn)電擊穿，加之有的電容器組沒(méi)有采取過(guò)電壓的保護(hù)措施，操作時(shí)存在很大的隱患，甚至引起爆炸。

 

       通過(guò)分析繼電保護(hù)系統(tǒng)中電力電容故障的形成原因得知，電容器的故障是可控的，并且應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施保證電容器的穩(wěn)定運(yùn)行，使電容器在繼電保護(hù)系統(tǒng)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，終為用戶提供經(jīng)濟(jì)的電能。

3.1 保證元件芯子*浸漬

       （1）適當(dāng)延長(zhǎng)真空浸漬時(shí)間并施加一定油壓。

       （2）將真空浸漬改為臥放浸漬方式，在電容器臥放的狀態(tài)下便于內(nèi)部的液體介質(zhì)浸漬到元件中去，從而確保*浸漬。

3.2 降低場(chǎng)強(qiáng)

       （1）電容器的外殼厚度。電容器在出廠設(shè)計(jì)時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高，這導(dǎo)致電容器容易出現(xiàn)故障，所以電容器的外殼厚度是降低場(chǎng)強(qiáng)的方法，同時(shí)要考慮滿足電容器的安裝尺寸，保證在臥放的狀態(tài)下電容器也能正常運(yùn)行。

       （2）采取三層粗化膜結(jié)構(gòu)，這可以降低電弱點(diǎn)的重合率，并且采取鋁箔折邊和突出結(jié)構(gòu)，可以改善板邊緣的電場(chǎng)分布情況，均有利于降低場(chǎng)強(qiáng)。

3.3配備單臺(tái)熔絲或者優(yōu)化熔絲特性

       （1）如果電容器內(nèi)部元件產(chǎn)生故障電流，而其中的熔絲又不能及時(shí)熔斷，那么電容器很容易脹裂甚至爆炸，采用單臺(tái)熔絲是防止油箱爆炸的有效措施。

       （2）熔絲的安秒特性太差會(huì)導(dǎo)致電力電容故障，試驗(yàn)表明?熔斷器可以在$/+.:將電容器的故障電流開(kāi)斷，所以需要進(jìn)一步改善熔斷器的質(zhì)量，改進(jìn)熔斷器的安裝方法，并且加強(qiáng)熔斷器的運(yùn)行和維護(hù)。

 

4.1 限制諧波電流

       諧波過(guò)電流會(huì)導(dǎo)致電容器出現(xiàn)故障，針對(duì)電網(wǎng)的諧波超標(biāo)引起過(guò)電流或是電容器投入時(shí)的佩流過(guò)大等情況，可以采用金屬氧化物避雷器保護(hù)?防止電容器內(nèi)部元件的電擊穿或熱擊穿。其次，考慮到諧波的存在，規(guī)定電容器的工作電流不得超過(guò)額定電流的1/+倍，必要時(shí)，可以將電抗器與電容器串聯(lián)，錯(cuò)開(kāi)諧振點(diǎn)，串聯(lián)電抗器的電抗值應(yīng)大于電容器的容抗值。

4.2 保持電容器周圍及內(nèi)部有適宜的溫度

       （1）電容器工作的環(huán)境溫度應(yīng)控制在40℃之內(nèi)，并且在電容器附近不要放置某種熱源，如果電容器的工作環(huán)境溫度超過(guò)了40℃，則應(yīng)當(dāng)做到及時(shí)的通風(fēng)降溫，或者及時(shí)切除電容器。

       （2）保持電容器外殼的溫度不要超過(guò)60℃，可以采用熔點(diǎn)為50℃-60℃的試溫蠟片，檢測(cè)電容器外殼的溫度，或者在電容器外殼上粘貼桐油石灰溫度計(jì)的探頭，如果溫度過(guò)高也應(yīng)當(dāng)及時(shí)切除電容器。

4.3 防止過(guò)電壓帶來(lái)的電容器絕緣損傷以及擊穿現(xiàn)象

       電容器對(duì)電壓十分敏感，電容器本身的額定電壓一般應(yīng)高于電網(wǎng)電壓,所以通常規(guī)定電容器不得在超過(guò)額定電壓10%的情況下長(zhǎng)期使用，這也是為了延長(zhǎng)電容器的使用壽命。為防止過(guò)電壓，在停電或輕載時(shí)，需要把電容器暫時(shí)退出運(yùn)行，或者采用減壓運(yùn)行的方式。另外，電容器在運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)時(shí)刻檢查放電裝置和熔絲，確保放電裝置和熔絲是完整良好的，并且在大容量的電容器上好安裝失壓保護(hù)裝置。

 

5.1產(chǎn)品概述

       AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元，晶閘管復(fù)合開(kāi)關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開(kāi)關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/div>

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