某220kV变电站35kV电容器组群爆原因探析

母钧丞

摘 要 在这个电力时代，高压并联电容器组在变电站中得到广泛运用，通过电容补偿实现了电网无功功率补偿，从而提高电网功率因数。功率因数的提高对系统的效率、稳定性及供电质量等多个方面产生影响，因此高压并联电容器组在电力系统中有着非常重要的作用。但在实际运行过程中又容易出现电容器组各类缺陷及故障。为减少系统运行维护成本，降低电容器组故障率。本文结合某220kV变电站中的35kV1号高压并联电容器组群爆缺陷进行详细分析，找出群爆原因并针对性的提出防范措施。

【关键词】变电站 电容器组 群爆

某220kV变电站中的35kV1号并联电容器组母线电压不平衡保护动作，35kV1号电容器组331断路器电流Ⅰ段保护动作跳闸。过流保护一次电流：16.25×300/5=900A（1号电容器组331断路器CT变比300/5）。故障录波开始及跳闸短时间内35kVⅠ段母线ABC相均存在谐波，主要为2次谐波，170mS后跳闸。现场检查发现35kV 1号电容器组A相13、14、15、16、17、6、8号电容器保险熔断，B相除11、12号电容器外，其余电容器保险全部熔断，C相3、4、5、6、7、8、9、10、18号电容器保险熔断，其中，C相3号电容器有喷油现象，B相7、13号、A相17号电容器顶部瓷瓶损毁，B相13号、C相3号电容器有鼓包，B相串联电抗器与电容器连接母排变形，现场检查无小动物、杂物。试验发现35kV电容器组编号为117、29、15、83、91、128、46、125、71号电容器试验不合格，放电线圈及电抗器试验合格；故障造成35kV 1号电容器组9只电容器试验不合格、34只熔断器熔断、2只电容器瓷瓶炸裂。

1 原因分析

1.1 故障起始定位分析

故障开始阶段，35kVⅠ段母线A相电流整体被抬第，直流分量方向由35kV母线侧流向主变，B、C相直流分量由主变流向母线侧。A相直流分量大小约为B、C相直流分量大小之和，初步可得出：首先B、C相电容器组1只或几只电容器故障，B、C相电容量减小，A相电容器组存储的电量通过变压器低压绕组形成回路向B、C相流动。

1.2 熔断器检查情况

35kV 1号电容器组外熔断器一直运行已有7年。外熔断器长时间户外运行，日积月累，外熔断器暴露在外部容易锈蚀。外熔断器数量较多，本身质量存在分散性较大问题等原因导致外熔断器的性能劣化，正常运行过程中会出现误动，尤其在合闸过程中，即使涌流较小，外熔断器误动的可能性也会更大。另外，从有关外熔断器的相关参考文献表明，外熔断器质量问题是普遍存在的现象。所以在能源局反措中规定：户外运行5年的电容器外熔断器应更换。

查阅该熔断器熔断电流可知1号电容器采用熔断器额定电流为28A。根据GB3983-85《并联电容器》标准规定：熔断器额定电流和电容器额定电流之比为1.5-1.6。1号电容器组额定电流为18.2，该组电容器熔断器额定电流和电容器额定电流比值1.54满足要求，排除熔断器熔断电流过小导致。

1.3 结论

35kV电容器组群爆原因：35kV 1号电容器组在投运时，受110kV供电线路负荷或1号电容器组送电冲击，导致B、C相1只或几只电容器损坏或熔断器误动，引起B、C相电容量减少。不平衡保护电压定值较电容器实际保护定值大，保护不能及时隔离开故障电容器，A相通过变压器低压绕组形成回路对B、C相充电，抬高了A、B、C三相电流，引起A相、B相、C相电容器熔断器动作、部分电容器烧损，故障扩大直到过流保护Ⅰ段动作跳开35kV电容器组。

2 暴露的问题及防范措施

2.1 电容器组运行环境谐波超标

电力电容器的运行应在无谐波或谐波较少的情况下运行，由于电容器组是以开关方式工作的，在运行中产生的谐波会使电压波动、闪变、三相不平衡，不仅降低设备的性能，而且影响电网经济的运行。根据对设备故障录波分析，35kV电压谐波总谐波畸变率明显超标，35kV电容器组长期在高频3次谐波的环境下运行。

防范措施：开展变电站35kV线路电能质量谐波测试分析，必要时加装电能质量在线监测装置。根据测试结果，核算电抗率是否能够有效抑制谐波。

2.2 电容器熔断器运行时间长

根据《电力设备检修规程》、《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》要求规定，110kV及以上变电站应6年开展一次电容器组熔断器检查，熔断器外观完好无锈蚀、破损或裂纹；弹簧完好无锈蚀、断裂。必要时熔断器更换。在能源局反措中规定：对安装五年以上的户外用外熔断器应及时更换。35kV故障电容器组未开展针对安装五年以上户外用外熔断器进行更换。

防范措施：按照国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》第20.2.3.4条的规定，对安装五年以上的户外用外熔断器应及时更换。

2.3 电容器组串抗率未能对内部存在的3次谐波有效抑制

根据GB50227-2008 《并联电容器装置设计规范》要求当谐波为5次及以上时，电抗率应取4.5%-5%；当谐波为3次及以上时，电抗率应采取12%，或者4.5%-5%与12%两种电抗率混装方式。35kV1号电容器电抗率为12%，3号为5%；但实际运行中仍存在大量3次谐波。

防范措施：在开展设计图审查时审查串联电抗器电抗率与谐波抑制匹配。

2.4 按照《防止电力生产事故的二十五项重点要求》，电容器保护定值需要设备厂家提供，实际查询不到设备厂家的按照不平衡保护定值5V设定

对能查到设备厂家的电容器组保护定值进行检查，并按设备厂家推荐值设定保护定值。

3 结语

变电站中无功功率补偿电容器装置，对电力系统具有非常重要的作用。所以在电容器的全生命周期管理过程中，要从不同环节控制电容器组故障绿，同时严格认真做好维护工作，让电容器运行状态得到有效的保证，这样电网才能够安全稳定运行。综上，本文对220kV某变电站电容器故障进行了分析，提出了部分合理的防范措施及建议，以提高变电站电容器的正常运行和电网供电质量。

参考文献

[1]刘海锋，邸世辉，孙鹏.一起220kv变电站电容器跳闸故障分析[J].电力电容器与无功补偿，2013（02）：72-75.

[2]尹碧源.无功补偿电容器外壳膨胀及功率因数不达标分析及处理[J].电工技术，2012（03）.

作者单位

昆明供电局 云南省昆明市 650000