电容器缺陷统计及现状分析

寨战争

惠州供电局变电部，广东惠州 516199

电容器缺陷统计及现状分析

寨战争

惠州供电局变电部，广东惠州 516199

电力电容器在电力电网中以无功补偿形式来提高电网的功率因数，提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。 随着变电站辐射地域范围越来越大，无功设备用来调节稳定远端电压使用频率也越来越频繁，使得无功设备的问题越来越突出，分析电容器的缺陷原因和管理漏洞，并制定相应的对策，保证无功设备的可用率，保障电网电压稳定性。

无功；电容器；故障分析

1 必要性

电力电容器是无功补偿装置中的重要设备。近年来电力电容器的安装和投运容量在逐年增加，但在长期运行工作中，由于运行环境、设备质量以及人为等因素而产生的电容器故障日益增多。而由于受设备检修时间、备品等因素导致不能及时消缺，严重影响了变电部无功设备可用率 。

惠州供电局把无功设备可用率加入绩效考核中进行考核，要求无功可用率95.0%基本值。变电部无功可用率季度考核值都要稍低于基本值。

惠州供电局变电部近几年逐步增大投入资金量进行电容器抢修、扩容和改造工作，但是无功可用率并没有明显提高。

2 电容器现状统计

截止到2010年06月，变电部共管辖108个变电站，除新投产110kV横河站、萧屋站外，共统计106个变电站的电容器现状。

现变电部运维的电容器共有538组，其中500kV变电站电容器有24组，220kV变电站204组，110kV变电站电容器307组，35kV变电站电容器3组。

在运维的电容器组中，电容器总容量为4 414.472Mvar，其中集合式电容器226组，占42%，容量为1 019.112Mvar，占总容量的23.086 %；非集合式电容器312组，占58%，容量为3 395.360Mvar，占总容量的76.914%。

3 电容器缺陷统计

缺陷统计：从09年统计至今，电容器共发生缺陷412项。其中电容器正常硅胶变色缺陷188项，其他导致电容器损坏或停运的故障224项。

从电压等级上来看，其中35kV电容器发生紧急缺陷0项，重大缺陷1项，一般缺陷9项；10kV电容器发生紧急缺陷7项，重大缺陷20项，一般缺陷375项。

从电容器分类上统计，非集合式电容器共发生了159项缺陷，占缺陷总数38.6%，集合式电容器共发生了253项缺陷，占61.4%。

电容器容量上统计：据2011年3月份统计，35kV电容器、电抗器无故障，10kV电容器总容量3 195.44Mvar，其中集合式电容器总1 104.192Mvar，占总容量34.56%；非集合式电容器总容量2 091.252Mvar，占总容量的65.44%。10kV电容器故障总容量62 519.808Mvar.h，其中集合式电容器故障容量 50 592Mvar.h，占故障总容量的80.92%，非集合式电容器故障容量11 927.808Mvar.h，占故障总容量的19.08%。

如下图示：

电容器容量占比

电容器故障容量占比

从电容器缺陷统计，除电容器硅胶变色缺陷外，主要缺陷为本体击穿损坏、保险熔断、渗漏油、放电PT损坏、不平衡电压/电流、发热等，对集合式电容器和非集合式电容器224项缺陷进行原因分布统计，如下表：

非集合式 集合式 缺陷数 占总缺陷（%）保险熔断 74 2 76 33.93发热 26 36 62 27.68不平衡电压/电流 13 20 33 14.73渗漏油 7 16 23 10.27击穿损坏 15 3 18 8.04避雷器 7 0 8 3.13放电PT 3 2 5 2.23

4 电容器故障分析

从上述系列统计中我们可以看到，在412项缺陷中，除了集合式电容器正常硅胶变色缺陷188项外，电容器本体或辅助设备共发生了224项缺陷。

现我们对224项缺陷进行分析：

1）电容器本体故障高。通过统计可以看到，224项缺陷中导致电容器组本体损坏的缺陷有74次，占33.0%；熔断器动作76次，占33.93%；

2）集合式电容器故障对无功容量影响严重。从统计我们可以看到，集合式电容器的运行中出现的缺陷比非集合式电容器的运行中出现的缺陷稍高。从电容器缺陷比例中我们可以看到，非集合式电容器故障容量占总容量的19.08%，集合式电容器故障容量占故障总容量的80.92%，集合式电容器的故障容量对无功容量影响是非集合式电容器的4倍，严重影响了无功的可用率；

3）电容器缺陷频繁。从投运到发生电容器损坏， 时间从不到一个月到10年都有， 大部分集中在1～2年以内， 部分产品在反复更换中， 仍不出一个月反复损坏。例如2010年4月3日昆山站#2号电容器组A6；B6；C3单元瓷瓶炸裂，并有喷油现象；2010年09月仰天变电站#7号电容放电PT发生了爆炸，导致#6、#7、#8电容器多个单体损坏。例如220kV九潭站共有9组10kV电容器，据统计从2010年至今共发生了19起故障，其中10起电容器本体故障。220kV风田站共有8组10kV电容器，从2010年至今共发生了15起电容器损坏故障；

4）电容器缺陷比较典型。电容器缺陷主要由于产品制造质量及外部环境因素造成外熔丝开断特性不良，导致故障范围扩大。渗漏、鼓肚是电容器损坏后最常见的现象。缺陷中10.27%左右的缺陷表现为电容器介损超标，约 49.11%以上的缺陷由零序电压/电流保护动作和保险丝熔断发现，表现为电容器电容量变化超标；

5）辅助设备缺陷多。从统计可以看到，接头或母排发热、放电PT、避雷器等辅助设备共发生了74起缺陷，占总缺陷的33.04%。

5 电容器管理存在问题

1）从电容器装置厂家工艺上讲，电容器的质量问题严重。从电容器缺陷原因分布情况可以看到，电容器渗漏现象发生23次，电容器内部击穿（包括了内部故障、保护动作和熔丝断、设备质量等问题）多达127次，表明绝大多数的电容器缺陷为内部电容器单元件或多元件的击穿；

2）变电部运维的电容器集合式较多。从电容器型式上分析，运维的523组电容器中，集合式电容器226组，容量约为总容量的23%；非集合式电容器312组。容量约为总容量的77%。而通过统计可以看到非集合式电容器159项，占总缺陷38.6%，集合式电容器253项，占总缺陷的61.4%；

3）电容器备件少。变电部现已储存了部分厂家电容器备品，但是由于各个厂家电容器容量和尺寸不一，不能互相通用，尤其一些时间长的电容器，厂家已不生产，替代产品和旧产品尺寸也不一致。有些厂家电容器故障率太高，导致储存备品订货速度远远跟不上；

4）集合式电容器返厂维修时间长：

（1）集合式电容器和框架式电容器相比，备品备件的储备是一大难题。因为电容器的型号繁多，每年生产的电容器单元只对应当年产品，储备电容单元比较困难。电容器厂家生产备件大约需要1个月时间；

（2）确认电容器内部击穿故障后，即使有备件，由于集合式电容器的结构性缺陷，检修班人员也无法更换，必须由厂家进行吊芯处理或者返厂维修，消缺周期需要2个月左右。

5）电容器监测手段单一。主要是通过运行人员的红外测温技术和定期巡视来发现电容器发热和渗漏油问题。对于其他大多数电容器故障， 均要依靠二次保护动作。如果保护均可靠及时的动作，可以有效 避免了电容器爆炸事故扩大，因此保护定值尤其重要；

6）检修、继保、高试专业间配合少。当电容器出现故障时，由继保、高试和检修专业各自安排时间进行检查，而且各专业只是依据现场进行判断缺陷是否属于自身专业问题后，就算处理完毕，三个专业没有沟通和协调，造成无法快速确定故障，从而延误了故障处理时间，尤其对一些频繁出现缺陷的电容器组无针对性检查，只是简单消除缺陷。

6 应对措施

1）高质量的电容器装置是安全运行的基础。从统计分析来看，电容器装置的质量问题不容乐观：电容器渗漏现象发生23次；电容器内部击穿多达127次。表明绝大多数的电容器缺陷为内部电容器单元件或多元件的击穿，其直接与电容器的设计场强和生产工艺质量有密切关系。因此应加强无功补偿装置前期质量控制，设计中提出更明确、详细的订货技术条件及备品要求， 选购质量好的设备为主， 对已运行设备， 以应及时消缺和加强运行监控；

2）逐步把有缺陷的集合式电容器更换为框架式电容器，新投无功设备选用框架式电容器。根据厂家的反馈，集合式电容器由于每个批次产品不同，很多内部故障的电容器早已经停产，而目前维修方式是将新单元与旧单元并用，而单元生产周期长（60天左右），而且并不能杜绝故障的再次发生，因此无法保证维修的质量问题；

3）强化电容器备件管理 。存储一些具有通用性的电容器组元件备品，尤其是框架式电容器组，可节省订货时间，提高消缺及时率。备品造册登记，设专人管理；

4）缩短集合式电容器返厂维修时间。电容器组确认为内部故障后，应即时通知厂家人员过来处理，安排吊罩检查或返厂维修。可要求厂家在15天内生产出所需的备品备件；

5）运行人员加强并联电容器设备的巡视和监视，针对电容器过热缺陷采用红外测温技术，坚持定期运行巡视应对渗漏油现象。对于有恶化迹象的缺陷，及时上报并进行处理，确保并联电容器组的安全稳定运行；

6）优化电容器故障查找流程。加强检修、继保、高试专业的配合，制定针对无功设备缺陷管理制度，特别针对短时间出现重复性缺陷的电容器组进行专项检查，继保、检修和高试专业应同时在现场，确认故障部分。若无发现问题，高试专业人员需在此后的3个工作日内（可会同厂家）前往现场查找故障；

7）加强对电容器缺陷消缺力度，尤其对于硅胶变色缺陷，要及时更换硅胶，确保硅胶的除湿功能正常。应采取多种手段，确保备件齐全，对于异响、电容器电容量超标、电容器鼓肚缺陷应立即更换电容器单元。

[1]徐基泰.电抗器品种及其发展[J].变压器，2000(1).

TM7

A

1674-6708（2011）56-0047-02