導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電力電容器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：電力電容器維護

電力電容器是一種靜止的無功補償設(shè)備。它的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無功功率，提高功率因數(shù)。采用就地?zé)o功補償，可以減少輸電線路輸送電流，起到減少線路能量損耗和壓降，改善電能質(zhì)量和提高設(shè)備利用率的重要作用。現(xiàn)將電力電容器的維護和運行管理中一些問題，作一簡介，供參考。

1電力電容器的保護

(1)電容器組應(yīng)采用適當(dāng)保護措施，如采用平衡或差動繼電保護或采用瞬時作用過電流繼電保護，對于3.15kV及以上的電容器，必須在每個電容器上裝置單獨的熔斷器，熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時的涌流來選定，一般為1.5倍電容器的額定電流為宜，以防止電容器油箱爆炸。論文百事通

(2)除上述指出的保護形式外，在必要時還可以作下面的幾種保護：

①如果電壓升高是經(jīng)常及長時間的，需采取措施使電壓升高不超過1.1倍額定電壓。

②用合適的電流自動開關(guān)進行保護，使電流升高不超過1.3倍額定電流。

③如果電容器同架空線聯(lián)接時，可用合適的避雷器來進行大氣過電壓保護。

④在高壓網(wǎng)絡(luò)中，短路電流超過20A時，并且短路電流的保護裝置或熔絲不能可靠地保護對地短路時，則應(yīng)采用單相短路保護裝置。

(3)正確選擇電容器組的保護方式，是確保電容器安全可靠運行的關(guān)鍵，但無論采用哪種保護方式，均應(yīng)符合以下幾項要求：

①保護裝置應(yīng)有足夠的靈敏度，不論電容器組中單臺電容器內(nèi)部發(fā)生故障，還是部分元件損壞，保護裝置都能可靠地動作。

②能夠有選擇地切除故障電容器，或在電容器組電源全部斷開后，便于檢查出已損壞的電容器。

③在電容器停送電過程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時，保護裝置不能有誤動作。

④保護裝置應(yīng)便于進行安裝、調(diào)整、試驗和運行維護。

⑤消耗電量要少，運行費用要低。

(4)電容器不允許裝設(shè)自動重合閘裝置，相反應(yīng)裝設(shè)無壓釋放自動跳閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時間，當(dāng)電容器組的開關(guān)跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來不及放電的，在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。

2電力電容器的接通和斷開

(1)電力電容器組在接通前應(yīng)用兆歐表檢查放電網(wǎng)絡(luò)。

(2)接通和斷開電容器組時，必須考慮以下幾點：

①當(dāng)匯流排(母線)上的電壓超過1.1倍額定電壓最大允許值時，禁止將電容器組接入電網(wǎng)。

②在電容器組自電網(wǎng)斷開后1min內(nèi)不得重新接入，但自動重復(fù)接入情況除外。

③在接通和斷開電容器組時，要選用不能產(chǎn)生危險過電壓的斷路器，并且斷路器的額定電流不應(yīng)低于1.3倍電容器組的額定電流。

3電力電容器的放電

(1)電容器每次從電網(wǎng)中斷開后，應(yīng)該自動進行放電。其端電壓迅速降低，不論電容器額定電壓是多少，在電容器從電網(wǎng)上斷開30s后，其端電壓應(yīng)不超過65V。

(2)為了保護電容器組，自動放電裝置應(yīng)裝在電容器斷路器的負(fù)荷側(cè)，并經(jīng)常與電容器直接并聯(lián)(中間不準(zhǔn)裝設(shè)斷路器、隔離開關(guān)和熔斷器等)。具有非專用放電裝置的電容器組，例如：對于高壓電容器用的電壓互感器，對于低壓電容器用的白熾燈泡，以及與電動機直接聯(lián)接的電容器組，可以不另裝放電裝置。使用燈泡時，為了延長燈泡的使用壽命，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾訜襞荽?lián)數(shù)。新晨

(3)在接觸自電網(wǎng)斷開的電容器的導(dǎo)電部分前，即使電容器已經(jīng)自動放電，還必須用絕緣的接地金屬桿，短接電容器的出線端，進行單獨放電。

4運行中的電容器的維護和保養(yǎng)

(1)電容器應(yīng)有值班人員，應(yīng)做好設(shè)備運行情況記錄。

(2)對運行的電容器組的外觀巡視檢查，應(yīng)按規(guī)程規(guī)定每天都要進行，如發(fā)現(xiàn)箱殼膨脹應(yīng)停止使用，以免發(fā)生故障。

(3)檢查電容器組每相負(fù)荷可用安培表進行。

(4)電容器組投入時環(huán)境溫度不能低于-40℃，運行時環(huán)境溫度1小時，平均不超過+40℃，2小時平均不得超過+30℃，及一年平均不得超過+20℃。如超過時，應(yīng)采用人工冷卻(安裝風(fēng)扇)或?qū)㈦娙萜鹘M與電網(wǎng)斷開。

(5)安裝地點的溫度檢查和電容器外殼上最熱點溫度的檢查可以通過水銀溫度計等進行，并且做好溫度記錄(特別是夏季)。

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關(guān)鍵詞:電力電容器保護維護管理

電力電容器是一種靜止的無功補償設(shè)備。它的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無功功率,提高功率因數(shù)。采用就地?zé)o功補償,可以減少輸電線路輸送電流,起到減少線路能量損耗和壓降,改善電能質(zhì)量和提高設(shè)備利用率的重要作用。

一、電力電容器的保護

(1)電容器組應(yīng)采用適當(dāng)保護措施,如采用平衡或差動繼電保護或采用瞬時作用過電流繼電保護,對于3.15kV及以上的電容器,必須在每個電容器上裝置單獨的熔斷器,熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時的涌流來選定,一般為1.5倍電容器的額定電流為宜,以防止電容器油箱爆炸。

(2)除上述指出的保護形式外,在必要時還可以作下面的幾種保護:

①如果電壓升高是經(jīng)常及長時間的,需采取措施使電壓升高不超過1.1倍額定電壓。

②用合適的電流自動開關(guān)進行保護,使電流升高不超過1.3倍額定電流。

③如果電容器同架空線聯(lián)接時,可用合適的避雷器來進行大氣過電壓保護。

④在高壓 網(wǎng)絡(luò) 中,短路電流超過20A時,并且短路電流的保護裝置或熔絲不能可靠地保護對地短路時,則應(yīng)采用單相短路保護裝置。

(3)正確選擇電容器組的保護方式,是確保電容器安全可靠運行的關(guān)鍵,但無論采用哪種保護方式,均應(yīng)符合以下幾項要求:

①保護裝置應(yīng)有足夠的靈敏度,不論電容器組中單臺電容器內(nèi)部發(fā)生故障,還是部分元件損壞,保護裝置都能可靠地動作。

②能夠有選擇地切除故障電容器,或在電容器組電源全部斷開后,便于檢查出已損壞的電容器。

③在電容器停送電過程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時,保護裝置不能有誤動作。

④保護裝置應(yīng)便于進行安裝、調(diào)整、試驗和運行維護。

⑤消耗電量要少,運行費用要低。

(4)電容器不允許裝設(shè)自動重合閘裝置,相反應(yīng)裝設(shè)無壓釋放自動跳閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時間,當(dāng)電容器組的開關(guān)跳閘后,如果馬上重合閘,電容器是來不及放電的,在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷,這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流,從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。

二、運行中的電容器的維護和保養(yǎng)

(1)電容器應(yīng)有值班人員,應(yīng)做好設(shè)備運行情況記錄。

(2)對運行的電容器組的外觀巡視檢查,應(yīng)按規(guī)程規(guī)定每天都要進行,如發(fā)現(xiàn)箱殼膨脹應(yīng)停止使用,以免發(fā)生故障。

(3)檢查電容器組每相負(fù)荷可用安培表進行。

(4)電容器組投入時環(huán)境溫度不能低于-40℃,運行時環(huán)境溫度1小時,平均不超過+40℃,2小時平均不得超過+30℃,及一年平均不得超過+20℃。如超過時,應(yīng)采用人工冷卻(安裝風(fēng)扇)或?qū)㈦娙萜鹘M與電網(wǎng)斷開。

(5)安裝地點的溫度檢查和電容器外殼上最熱點溫度的檢查可以通過水銀溫度計等進行,并且做好溫度記錄(特別是夏季)。

(6)電容器的工作電壓和電流,在使用時不得超過1.1倍額定電壓和1.3倍額定電流。

(7)接上電容器后,將引起電網(wǎng)電壓升高,特別是負(fù)荷較輕時,在此種情況下,應(yīng)將部分電容器或全部電容器從電網(wǎng)中斷開。

(8)電容器套管和支持絕緣子表面應(yīng)清潔、無破損、無放電痕跡,電容器外殼應(yīng)清潔、不變形、無滲油,電容器和鐵架子上面不應(yīng)積滿灰塵和其他臟東西。

(9)必須仔細(xì)地注意接有電容器組的電氣線路上所有接觸處(通電匯流排、接地線、斷路器、熔斷器、開關(guān)等)的可靠性。因為在線路上一個接觸處出了故障,甚至螺母旋得不緊,都可能使電容器早期損壞和使整個設(shè)備發(fā)生事故。

(10)如果電容器在運行一段時間后,需要進行耐壓試驗,則應(yīng)按規(guī)定值進行試驗。

(11)對電容器電容和熔絲的檢查,每個月不得少于一次。在一年內(nèi)要測電容器的tg 2～3次,目的是檢查電容器的可靠情況,每次測量都應(yīng)在額定電壓下或近于額定值的條件下進行。

(12)由于繼電器動作而使電容器組的斷路器跳開,此時在未找出跳開的原因之前,不得重新合上。

(13)在運行或運輸過程中如發(fā)現(xiàn)電容器外殼漏油,可以用錫鉛焊料釬焊的 方法 修理。

三、電容器在運行中的故障處理

(1)當(dāng)電容器噴油、爆炸著火時,應(yīng)立即斷開電源,并用砂子或干式滅火器滅火。此類事故多是由于系統(tǒng)內(nèi)、外過電壓,電容器內(nèi)部嚴(yán)重故障所引起的。為了防止此類事故發(fā)生,要求單臺熔斷器熔絲規(guī)格必須匹配,熔斷器熔絲熔斷后要認(rèn)真查找原因,電容器組不得使用重合閘,跳閘后不得強送電,以免造成更大損壞的事故。

(2)電容器的斷路器跳閘,而分路熔斷器熔絲未熔斷。應(yīng)對電容器放電3min后,再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若未發(fā)現(xiàn)異常,則可能是由于外部故障或母線電壓波動所致,并經(jīng)檢查正常后,可以試投,否則應(yīng)進一步對保護做全面的通電試驗。通過以上的檢查、試驗,若仍找不出原因,則應(yīng)拆開電容器組,并逐臺進行檢查試驗。但在未查明原因之前,不得試投運。

(3)當(dāng)電容器的熔斷器熔絲熔斷時,應(yīng)向值班調(diào)度員匯報,待取得同意后,再斷開電容器的斷路器。在切斷電源并對電容器放電后,先進行外部檢查,如套管的外部有無閃絡(luò)痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無短路等,然后用絕緣搖表搖測極間及極對地的絕緣電阻值。如未發(fā)現(xiàn)故障跡象,可換好熔斷器熔絲后繼續(xù)投入運行。如經(jīng)送電后熔斷器的熔絲仍熔斷,則應(yīng)退出故障電容器,并恢復(fù)對其余部分的送電運行。

四、處理故障電容器應(yīng)注意的安全事項

處理故障電容器應(yīng)在斷開電容器的斷路器,拉開斷路器兩則的隔離開關(guān),并對電容器組經(jīng)放電電阻放電后進行。電容器組經(jīng)放電電阻(放電變壓器或放電電壓互感器)放電以后,由于部分殘存電荷一時放不盡,仍應(yīng)進行一次人工放電。放電時先將接地線接地端接好,再用接地棒多次對電容器放電,直至無放電火花及放電聲為止,然后將接地端固定好。由于故障電容器可能發(fā)生引線接觸不良、內(nèi)部斷線或熔絲熔斷等,因此有部分電荷可能未放盡,所以檢修人員在接觸故障電容器之前,還應(yīng)戴上絕緣手套,先用短路線將故障電容器兩極短接,然后方動手拆卸和更換。

對于雙星形接線的電容器組的中性線上,以及多個電容器的串接線上,還應(yīng)單獨進行放電。

電容器在變電所各種設(shè)備中屬于可靠性比較薄弱的電器,它比同級電壓的其他設(shè)備的絕緣較為薄弱,內(nèi)部元件發(fā)熱較多,而散熱情況又欠佳,內(nèi)部故障機會較多,制造電力電容器內(nèi)部材料的可燃物成分又大,所以運行中極易著火。因此,對電力電容器的運行應(yīng)盡可能地創(chuàng)造良好的低溫和通風(fēng)條件。

參考文獻:

1、鬼頭幸生;荒井聰明;村光仁;嚴(yán)維華;;用限流熔斷器保護電容器[J];電力電容器;1981年01期。

2、楊昌興,華水榮;關(guān)于并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器的保護問題[J];電力電容器;2000年01期。

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關(guān)鍵詞：電力電容器；擊穿；原因分析

中圖分類號：TM53 文獻標(biāo)識號：A 文章編號：2306-1499（2013）06-（頁碼）-頁數(shù)

電力電容器，用于電力系統(tǒng)和電工設(shè)備的電容器。任意兩塊金屬導(dǎo)體，中間用絕緣介質(zhì)隔開，即構(gòu)成一個電容器。電容器電容的大小，由其幾何尺寸和兩極板間絕緣介質(zhì)的特性來決定。當(dāng)電容器在交流電壓下使用時，常以其無功功率表示電容器的容量，單位為乏或千乏。

近年來，在電容器制造技術(shù)、工藝、材料上有了一定改進，如內(nèi)部增設(shè)一定自愈保護，對諧波的治理采取了一定的抑制、濾除系列措施，但由于種種原因，未能普及有效地得到應(yīng)用，在實際使用中，出現(xiàn)電容器損壞故障仍屢見不鮮，所以，對電容器的安全運行必須采取一定的保護措施。

1.電力電容器的作用分析

電力電容器的作用都有：移相、耦合、降壓、濾波等，常用于高低壓系統(tǒng)并聯(lián)補償無功功率、并聯(lián)交流高壓斷路器斷口、電機啟動、電壓分壓等。電力系統(tǒng)的負(fù)荷如電動機.電焊機.感應(yīng)電爐等用電設(shè)備，除了消耗有功功率外，還要“吸收”無功功率。另外電力系統(tǒng)的變壓器等也需要無功功率，假如所有無功電力都由發(fā)電機供應(yīng)的話，不但不經(jīng)濟，而且電壓質(zhì)量低劣，影響用戶使用。電力電容器在正弦交流電路中能“發(fā)”出無功功率，假如把電容器并接在負(fù)荷（電動機），或輸電設(shè)備（變壓器）上運行，那么，復(fù)核或輸電設(shè)備需要的無功功率，正好由電容器供應(yīng)。電容器的功用就是無功補償。通過無功就地補償，可減少線路能量損耗；減少線路電壓降，改善電壓質(zhì)量；提高系統(tǒng)供電能力。

運行方式： （1） 允許運行電壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運行，一般不宜超過額定電壓的1.05倍，最高運行電壓不用超過額定電壓的1.1倍。母線超過1.1倍額定電壓時，電容器應(yīng)停用。（2） 允許運行電流正常運行時，電容器應(yīng)在額定電流下運行，最大運行電流不得超過額定電流的1.3倍，三相電流差不超過5%。（3） 允許運行溫度正常運行時，其周圍額定環(huán)境溫度為+40℃～-25℃，電容器的外殼溫度應(yīng)不超過55℃。電力電容器分為串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器，它們都改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。

2.電容器引發(fā)的擊穿事件分析

電力電容器在低壓配電系統(tǒng)中作為無功功率補償裝置的主要電器件而得到廣泛應(yīng)用，但由于電容器長期處于運載狀態(tài)，經(jīng)常會受到電網(wǎng)中各種非正常因素引起的過電流對電容器的沖擊；當(dāng)系統(tǒng)中電壓、電流超越電容器的額定電流值時，將導(dǎo)致電容器內(nèi)部介質(zhì)耗損增加，產(chǎn)生過熱而加速絕緣老化、降低使用壽命，嚴(yán)重時可能使介質(zhì)擊穿，并發(fā)重大事故。

（1）過程：2004年11月2日上午9時，某公司35KV變電站內(nèi)6KV電容器補償裝置由于高壓熔絲被熔斷5根（不是一次熔斷，而是自9月以來依次被熔斷，一直沒有備件更換）。變電站值班人員將電容器退出運行，斷開斷路器手車柜，合上接地刀閘；斷開電容器進線柜隔離開關(guān)，合上接地刀閘。由電工對已壞的熔斷器進行更換，10時熔斷器更換完畢，操作人員按倒閘操作順序依次斷開接地刀閘，合上隔離開關(guān)，斷開手車柜接地刀，并將手車搖至工作位置。該變電站系無人值班設(shè)計，操作人員在后臺機上對電容器斷路器進行遙合，在合閘的一瞬間，只聽電容器室一聲巨響，而斷路器并沒有跳閘，此時電容器三相電流依次為UA=196.8A，UB=126A，UC=195.6A（該電容器組容量為3000Kvar，單只容量為200Kvar，為星形接法，串聯(lián)電抗器為180Kvar）。值班人員當(dāng)即到電容器室檢查，發(fā)現(xiàn)A相電容器有一只電容器鼓肚，保險熔斷；B相有三只電容器鼓肚變形，保險熔斷；C相有一只電容器鼓肚變形，保險熔斷。值班人員隨即斷開斷路器，并將手車搖至實驗位，合上接地刀。（2）事故分析：當(dāng)日技術(shù)人員對現(xiàn)場情況進行分析初步認(rèn)為，這是一起由于操作過電壓引起的電容器擊穿鼓肚事故。首先對斷路器進行繼電保護測試，結(jié)果表明保護及開關(guān)均能保證動作；其次如果是由于斷路器觸頭彈跳引起過電壓，則斷路器出口及電容器進線側(cè)所裝的過電壓吸收裝置也應(yīng)該動作保證，從而斷路器跳閘。另外又對現(xiàn)場損壞的電容器進行分析發(fā)現(xiàn)，所損壞的5只電容器均是被更換了保險又重新投運的電容器，故我判斷此次事故是（1）由于電容器質(zhì)量造成。這是因為電容器在運行時內(nèi)部發(fā)生擊穿，引起熔絲熔斷，重新更換熔絲后投運時，其余各臺電容器對已擊穿的電容器進行放電，放電能量大，脈沖功率高，使得電容器油迅速汽化，引起鼓肚、漏油，熔絲再一次被熔斷。（2）有可能為諧振過電壓引起。由于電容器組上并聯(lián)有硅整流或其他非線性設(shè)備（在本次事故中，我認(rèn)為是電源側(cè)輸入諧波源），非線性設(shè)備產(chǎn)生的畸變的電流、電壓疊加在電容器的基波上，如果電容器容抗和系統(tǒng)感抗相匹配構(gòu)成諧振，諧波的頻率fn等于或接近電容器固有頻率fo，這樣致使電容器過電流和過電壓，嚴(yán)重時引起電容器內(nèi)部絕緣介質(zhì)局部放電，導(dǎo)致電容器鼓肚損壞。另外，高次諧波頻率高使得容抗下降，電流增加，電容量增加，熔絲熔斷。

（3）經(jīng)驗教訓(xùn)：在電容器運行過程中發(fā)生高壓熔絲熔斷，應(yīng)立即退出運行，對電容器進行絕緣耐壓試驗，如果發(fā)生絕緣下降或擊穿必須立即進行更換。

3.造成電力電容器擊穿的原因分析

由于電力電容器投運越來越多，但由于管理不善及其他技術(shù)原因，常導(dǎo)致電力電容器損壞以致發(fā)生爆炸，原因有以下幾種：

（1）電容器內(nèi)部元件擊穿：主要是由于制造工藝不良引起的。（2）電容器對外殼絕緣損壞：電容器高壓側(cè)引出線由薄銅片制成，如果制造工藝不良，邊緣不平有毛刺或嚴(yán)重彎折，其尖端容易產(chǎn)生電暈，電暈會使油分解、箱殼膨脹、油面下降而造成擊穿。另外，在封蓋時，轉(zhuǎn)角處如果燒焊時間過長，將內(nèi)部絕緣燒傷并產(chǎn)生油污和氣體，使電壓大大下降而造成電容器損壞。（3）密封不良和漏油：由于裝配套管密封不良，潮氣進入內(nèi)部，使絕緣電阻降低；或因漏油使油面下降，導(dǎo)致極對殼放電或元件擊穿。（4）鼓肚和內(nèi)部游離：由于內(nèi)部產(chǎn)生電暈、擊穿放電和內(nèi)部游離，電容器在過電壓的作用下，使元件起始游離電壓降低到工作電場強度以下，由此引起物理、化學(xué)、電氣效應(yīng)，使絕緣加速老化、分解，產(chǎn)生氣體，形成惡性循環(huán)，使箱殼壓力增大，造成箱壁外鼓以致爆炸。（5）帶電荷合閘引起電容器爆炸：任何額定電壓的電容器組均禁止帶電荷合閘。電容器組每次重新合閘，必須在開關(guān)斷開的情況下將電容器放電3min后才能進行，否則合閘瞬間因電容器上殘留電荷而引起爆炸。為此一般規(guī)定容量在160kvar以上的電容器組，應(yīng)裝設(shè)無壓時自動放電裝置，并規(guī)定電容器組的開關(guān)不允許裝設(shè)自動合閘。此外，還可能由于溫度過高、通風(fēng)不良、運行電壓過高、諧波分量過大或操作過電壓等原因引起電容器損壞爆炸。

在低壓電力系統(tǒng)中，使用電力電容器是為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無功損耗。電力電容器在運行_中發(fā)生損壞甚至爆炸的事故時有發(fā)生，輕則損壞配電設(shè)備，重則破壞建筑物并引起火災(zāi)。

參考文獻

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3.王友功。電力電容器的絕緣擊穿[J]，電力電容器，1993-12-31

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關(guān)鍵詞：變電站 電力電容器 斷線 差壓保護 不平衡電壓保護

1、引言

電力電容器（以下簡稱電容器）是一種靜止的無功補償設(shè)備，它的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無功功率，提高功率因數(shù)，采用就地?zé)o功補償，可以減少輸電線路輸送電流，起到減少線路能量損耗和壓降，改善電能質(zhì)量和提高設(shè)備利用率的重要作用。作為一種重要的電力設(shè)備，電容器在運行中需要加強運行管理和維護，在運行中如果管理不當(dāng)極易損壞。除運行管理之外，電容器組的保護配置不完善或不合理也容易造成電容器損壞。作為電容器損壞后的及時停運十分重要，目前的電容器的保護有兩種組合方式：（1）過流保護，差壓保護和欠壓保護；（2）過流保護，不平衡電壓保護和欠壓保護。過流保護和欠壓保護是針對接地故障而設(shè)的保護，差壓保護和不平衡保護是針對電容器損壞設(shè)的保護。

2、問題發(fā)現(xiàn)

2012年6月繼電保護人員在110kV南栗變電站進行例行巡視時，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控機上顯示電容器830AB相電流大小相等，C相無電流，到電容器830開關(guān)柜處的保護裝置發(fā)現(xiàn)，保護電流與測量電流現(xiàn)象相同，保護裝置還顯示AB相電流大小相等且方向相反，由此推斷電容器830一次C相發(fā)生斷線，到電容器830就地檢查發(fā)現(xiàn)C相末端與中性點連接線熔斷。電容器一次發(fā)生故障而保護未動作，致使帶故障長期運行，以下分析了不動作的原因。

3、原因分析

除去保護短路接地故障的過流保護和欠壓保護，對目前已有電容器差壓保護和不平衡電壓保護原理進行分析，從原理上找出發(fā)生斷線故障保護不動作的原因，從而提出目前的應(yīng)對策略和改進辦法。

3.1 電容器保護原理

目前電容器主要保護有兩種，分別是差壓保護和不平衡電壓保護。差壓保護的原理圖如圖1，不平衡電壓保護的原理圖如圖2。

（1）差壓保護：差壓保護要求將每一相的電容平均分成兩組進行串聯(lián)，每一相兩組電容器所用的放電PT的二次線圈反接，從而得到輸出電壓、和，三相差電壓分別接入保護裝置，電容器無故障時，各相的差電壓為零，當(dāng)某相一個及以上電容器有故障時，該相的差電壓不為零，差壓保護根據(jù)差電壓不為零這一判據(jù)動作跳閘。

圖1 差壓保護原理圖 圖2 不平衡電壓保護原理圖

（2）不平衡電壓保護：不平衡電壓保護要求將每一相電容器所用的放電PT二次線圈首位相連，從而得到不平衡電壓，不平衡電壓為各相放電PT二次電壓的矢量和，電容器無故障時，各相放電PT二次電壓大小相等，相位相差120度，不平衡電壓為零，當(dāng)某相一個及以上電容器有故障時，不平衡電壓不為零，不平衡電壓電壓保護根據(jù)不平衡電壓不為零這一判據(jù)動作跳閘。

3.2 保護不動作原因分析

3.2.1 差壓保護[1]

當(dāng)電容器一次某一相發(fā)生斷線時，該相的放電PT一次電壓為零，二次電壓自然為零，差壓保護感受不到異常差電壓，故不動作。由于差壓保護各相差電壓是互相獨立的，電容器一次發(fā)生一相或多項斷線后，差壓保護的反應(yīng)是相同的。

3.2.2 不平衡電壓保護[2]

當(dāng)電容器一次某一相發(fā)生斷線時，其余兩相電容器形成串聯(lián)關(guān)系，兩端電壓為相-相電壓，并且該兩相的放電PT一次側(cè)同極性端相連，從而導(dǎo)致首尾相連的二次側(cè)兩端電壓大小相等，方向相反，矢量和為零；斷線相的放電PT一次電壓為零，二次電壓自然為零。由以上分析可知，當(dāng)電容器一次某一相發(fā)生斷線時，不平衡電壓為零，不平衡電壓保護感受不到異常的不平衡電壓。當(dāng)電容器一次兩相發(fā)生斷線時，斷線相的放電PT一次和二次電壓均為零，非斷線相的放電PT的一次和二次電壓不為零，因此不平衡電壓不為零，不平衡電壓保護感受的故障而跳閘；當(dāng)電容器一次三相發(fā)生斷線時，各相放電PT的一次和二次電壓均為零，不平衡電壓為零，不平衡電壓保護感受不到異常的不平衡電壓。

3.3 小結(jié)

可見，發(fā)生任何斷線故障后，差壓保護均感受不到異常；不平衡電壓保護只能感受到兩相斷線故障。因此電容器保護還存在著缺陷，需要進行改進，將保護進行升級，重點對單相和兩相斷線采取措施，因為當(dāng)發(fā)展成三相斷線時，保護已經(jīng)跳閘。

4、結(jié)論及建議

鑒于電容器運行過程中確有斷線故障發(fā)生，而目前電容器保護不能保護斷線故障，提出以下建議：

（1）監(jiān)控人員應(yīng)重點關(guān)注電容電流情況，發(fā)現(xiàn)異常立即通知運行人員到現(xiàn)場核實有無發(fā)生斷線故障，若發(fā)生故障立即停運，等待處理；（2）將保護裝置升級，當(dāng)發(fā)生一相斷線時，根據(jù)一相無流，兩外兩相電流大小相等方向相反而判一相斷線故障，保護動作出口跳閘；針對采用差壓保護的裝置，當(dāng)發(fā)生兩相斷線時，根據(jù)兩相無流，一相有流而判兩相斷線故障，保護動作出口跳閘；（3）升級后的電容器保護裝置可不考慮三相同時斷線情況。

參考文獻

篇5

[關(guān)鍵詞]電力電容器；無功補償；安全運行

中圖分類號：TM53 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1009-914X（2014）36-0031-01

正文：電力電容器大量裝設(shè)在各級變電站和線路上，是供電網(wǎng)絡(luò)中的主要設(shè)備之一，電容器在電力系統(tǒng)中的主要作用是補償電力系統(tǒng)的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善電壓品質(zhì)，減少線路的損耗，提高電網(wǎng)輸送電能能力。筆者先從電力電容器的補償原理及特點進行闡述。

一、電力電容器的補償原理及特點

電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機。其無功補償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上，能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換。這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低，從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下，供電系統(tǒng)的損耗降低。比較起來電容器是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負(fù)荷的最簡便、最經(jīng)濟的方法。

電力電容器補償?shù)奶攸c，第一，電力電容器無功補償裝置具有安裝方便，安裝地點增減方便；有功損耗?。▋H為額定容量的0.4%左右）；建設(shè)周期短；投資小；無旋轉(zhuǎn)部件，運行維護簡便；個別電容器組損壞，不影響整個電容器組運行等優(yōu)點；第二，電力電容器無功補償裝置的缺點有：只能進行有級調(diào)節(jié)，不能進行平滑調(diào)節(jié)；通風(fēng)不良，一旦電容器運行溫度高于70℃時，易發(fā)生膨脹爆炸；電壓特性不好，對短路穩(wěn)定性差，切除后有殘余電荷；無功補償精度低，易影響補償效果。

二、無功補償方式及實際應(yīng)用

無功的補償方式及應(yīng)用有4種：（1）高壓分散補償。高壓分散補償實際就是在單臺變壓器高壓側(cè)安裝的，用以改善電源電壓質(zhì)量的無功補償電容器；（2）高壓集中補償。高壓集中補償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6kV-10kV高壓母線的補償方式；電容器也可裝設(shè)于用戶總配電室低壓母線，適用于負(fù)荷較集中、離配電母線較近、補償容量較大的場所，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時，可減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并起到一定的補償作用。其優(yōu)點是易于實行自動投切，可合理地提高用戶的功率因素，利用率高，投資較少，便于維護，調(diào)節(jié)方便可避免過補，改善電壓質(zhì)量。但這種補償方式的補償經(jīng)濟效益較差；（3）低壓分散補償。低壓分散補償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地安裝在用電設(shè)備附近，以補償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變壓器的無功功率。其優(yōu)點是用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè)備也退出，可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無功流動從而減少有功損耗；可減少線路的導(dǎo)線截面及變壓器的容量，占位小；（4）低壓集中補償。低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據(jù)低壓母線上的無功符合而直接控制電容器的投切。低壓補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。

三、電力電容器保護的選擇

正確選擇電容器組的保護方式，是確保電容器安全可靠運行的關(guān)鍵，但無論采用哪種保護方式，均應(yīng)符合以下幾項要求：①保護裝置應(yīng)有足夠的靈敏度，不論電容器組中單臺電容器內(nèi)部發(fā)生故障，還是部分元件損壞，保護裝置都能可靠地動作；②能夠有選擇地切除故障電容器，或在電容器組電源全部斷開后，便于檢查出已損壞的電容器；③在電容器停送電過程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時，保護裝置不能有誤動作；④保護裝置應(yīng)便于進行安裝、調(diào)整、試驗和運行維護；⑤消耗電量要少，運行費用要低。

根據(jù)以上原則，一般電力電容器的保護選擇為：采用平衡或差動繼電保護或采用瞬時作用過電流繼電保護，對于3.15kV及以上的電容器，必須在每個電容器上裝置單獨的熔斷器，熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時的涌流來選定，一般為1.5倍電容器的額定電流為宜，以防止電容器油箱爆炸。同時，根據(jù)實際情況，在必要時增設(shè)以下保護：如果電壓升高是經(jīng)常及長時間的，需采取措施使電壓升高不超過1.1倍額定電壓；用合適的電流自動開關(guān)進行保護，使電流升高不超過1.3倍額定電流；如果電容器同架空線聯(lián)接時，可用合適的避雷器來進行大氣過電壓保護；在高壓網(wǎng)絡(luò)中，短路電流超過20A時，并且短路電流的保護裝置或熔絲不能可靠地保護對地短路時，則應(yīng)采用單相短路保護裝置。

四、運行中的電力電容器的運行維護及故障處理

電力電容器運行維護重點檢查項目： （1）對運行的電容器組的外觀巡視檢查，應(yīng)按規(guī)程規(guī)定進行，如發(fā)現(xiàn)箱殼膨脹應(yīng)停止使用，以免發(fā)生故障；（2）電容器組投入時環(huán)境溫度不能低于-40℃，運行時環(huán)境溫度1小時，平均不超過+40℃，2小時平均不得超過+30℃，及一年平均不得超過+20℃。如超過時，應(yīng)采用人工冷卻（安裝風(fēng)扇）或?qū)㈦娙萜鹘M與電網(wǎng)斷開；（3）安裝地點的溫度檢查和電容器外殼上最熱點溫度的檢查可以通過水銀溫度計等進行，并且做好溫度記錄（特別是夏季）；（4）電容器的工作電壓和電流，在使用時不得超過1.1倍額定電壓和1.3倍額定電流； （5）電容器套管和支持絕緣子表面應(yīng)清潔、無破損、無放電痕跡，電容器外殼應(yīng)清潔、不變形、無滲油，電容器和鐵架子上面不應(yīng)積滿灰塵和其他臟東西。

電容器在運行中的故障處理及注意事項包括： （1）當(dāng)電容器噴油、爆炸著火時，應(yīng)立即斷開電源，并用砂子或干式滅火器滅火。此類事故多是由于系統(tǒng)內(nèi)、外過電壓，電容器內(nèi)部嚴(yán)重故障所引起的。為了防止此類事故發(fā)生，要求單臺熔斷器熔絲規(guī)格必須匹配，熔斷器熔絲熔斷后要認(rèn)真查找原因，電容器組不得使用重合閘，跳閘后不得強送電，以免造成更大損壞的事故；（2）電容器的斷路器跳閘，而分路熔斷器熔絲未熔斷。應(yīng)對電容器放電3min后，再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若未發(fā)現(xiàn)異常，則可能是由于外部故障或母線電壓波動所致，并經(jīng)檢查正常后，可以試投，否則應(yīng)進一步對保護做全面的通電試驗。通過以上的檢查、試驗，若仍找不出原因，則應(yīng)拆開電容器組，并逐臺進行檢查試驗。但在未查明原因之前，不得試投運； （3）當(dāng)電容器的熔斷器熔絲熔斷時，應(yīng)向值班調(diào)度員匯報，待取得同意后，再斷開電容器的斷路器。在切斷電源并對電容器放電后，先進行外部檢查，如套管的外部有無閃絡(luò)痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無短路等，然后用絕緣搖表搖測極間及極對地的絕緣電阻值。如未發(fā)現(xiàn)故障跡象，可換好熔斷器熔絲后繼續(xù)投入運行。如經(jīng)送電后熔斷器的熔絲仍熔斷，則應(yīng)退出故障電容器，并恢復(fù)對其余部分的送電運行。

五、電力電容器組的倒閘操作事項

電力電容器組倒閘操作時要做到：（1）在正常情況下，全所停電操作時，應(yīng)先斷開電容器組斷路器后，再拉開各路出線斷路器?；謴?fù)送電時應(yīng)與此順序相反； （2）事故情況下，全所無電后，必須將電容器組的斷路器斷開；（3）電容器組斷路器跳閘后不準(zhǔn)強送電。保護熔絲熔斷后，未經(jīng)查明原因之前，不準(zhǔn)更換熔絲送電；（4）電容器組禁止帶電荷合閘。電容器組再次合閘時，必須在斷路器斷開3min之后才可進行。

篇6

【關(guān)鍵詞】諧波電流；電力電容器；并聯(lián)諧振

0.引言

針對煤礦井下供電系統(tǒng)功率因數(shù)普遍偏低的現(xiàn)象，在煤礦供電系統(tǒng)中使用大量的電力電容器進行無功功率補償，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低供電系統(tǒng)的損耗，提高供電效率。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，煤礦用電負(fù)荷的結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化，大功率變頻調(diào)速等控制裝置越來越多的應(yīng)用于礦井提升機和通風(fēng)機等生產(chǎn)設(shè)備，電力電子設(shè)備在工作時會向電力系統(tǒng)注入大量諧波電流，導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓波形畸變越來越嚴(yán)重。在有諧波的電力系統(tǒng)中裝設(shè)無功功率補償電容器時，在某些條件下會使諧波放大，甚至?xí)痣娏ο到y(tǒng)局部諧振，導(dǎo)致電力電容器中諧波電流過大，嚴(yán)重時造成電力電容器的故障或損壞。因此，保證電容器在諧波條件下的安全運行是十分必要的。

1.無功功率補償電容器

1.1無功功率補償技術(shù)

無功補償在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。每年可為煤礦節(jié)約電費數(shù)十萬元。

1.2諧波電流對電力電容器影響分析

整流裝置的諧波阻抗一般較系統(tǒng)側(cè)及電容器組的阻抗大得多，在進行諧波分析的電路中，當(dāng)直流負(fù)載電流一定時，可將諧波源視為恒流源。諧波對電力電容器的影響與電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，在大多數(shù)情況下，諧波源與電力電容器在同一母線上，此時電路的結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)電路的特征。電力電容器支路串有電抗器時的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及等值電路見圖1。

（a）系統(tǒng)圖 （b）等值電路圖

圖1 諧波分析電路圖

Fig.1 circuit diagram of the harmonic wave analyze

圖中x—系統(tǒng)的基波電抗；x—串聯(lián)在電力電容器支路的基波電抗；x—電力電容器的基波容抗。

由等值電路可得

I=I （1）

I=I （2）

由式（1）、（2）可得出如下結(jié)論：

（1）當(dāng)nx-x/nI，諧波電流在電容器支路中被放大。

（2）當(dāng)nx+（nx-x/n）=0時，電路發(fā)生并聯(lián)諧振，諧振條件為x=n（x+x），在諧振點附近I>>I，將有可能導(dǎo)致I>I，嚴(yán)重威脅電力電容器的運行安全。

1.3電力電容器的使用極限

電壓波形中有高次諧波時，在高頻電場的作用下，電容器的介質(zhì)老化比正常工作時加快，同時高次諧波電流也將引起附加發(fā)熱。

對移相電容器來說，其電流應(yīng)滿足基波電流與諧波電流合成后的有效值不超過電容器額定電流的1.3倍，即：≤1.3I。

電壓使用極限：

并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范（GB50227-1995）規(guī)定電容器運行中承受的長期工頻過電壓，應(yīng)不大于電容器額定電壓的1.1倍。即：U≤1.1U。

以上這些關(guān)系在設(shè)計和使用電力電容器時，始終應(yīng)得到滿足，這樣才能保證電容器的運行安全。

2.電力電容器的設(shè)計方法

2.1電流保護

諧波對并聯(lián)電容器的直接影響。諧波電流疊加在電容器的基波電流上，使電容器電流有效值增大，溫升增高，甚至引起過熱而降低電容器的使用壽命或電容器損壞。諧波電壓疊加在電容器基波電壓上，不僅使電容器電壓有效值增大，并可能使電壓峰值大大增加，使電容器運行中發(fā)生的局部放電不能熄滅。這往往是使電容器損壞的一個主要原因。

在有諧波的電力系統(tǒng)中，設(shè)計并聯(lián)電容器時應(yīng)考慮其對諧波的放大作用，以保證電容器和供電系統(tǒng)的運行安全。具體方法是：在電容器支路內(nèi)串聯(lián)電抗器，使各電容器支路的總阻抗對各次諧波均呈感性，限制流過電容器支路的諧波電流，如圖1所示。計算時只要使對應(yīng)最低次諧波時電路呈感性即可，計算公式為：

nx=kx=kx/n

k為可靠性系數(shù)，取值為1.2～1.5。

并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范（GB50227-1995）規(guī)定，用于抑制諧波，當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為5次及以上時，電抗率（電抗器的電抗與電容器電抗的比值）宜取4.5%-6%；當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為3次及以上時，電抗率宜取12%；亦可采用4.5%-6%與12%兩種電抗率。

2.2電壓保護

當(dāng)采用串聯(lián)電抗器抑制電容器中的諧波電流時，電容器兩端的電壓會升高，在選擇電容器時應(yīng)考慮該因素的影響。串聯(lián)電抗器時，作用在電容器上的工頻電壓為：

U=

U-電容器端子運行電壓；

U-并聯(lián)電容器裝置的母線電壓；

k-電抗率；

設(shè)計時應(yīng)保證U≤1.1U。

3.案例分析

現(xiàn)以一典型供電系統(tǒng)為例分析諧波對電力電容器的影響，系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

Tab.1 system relevant parameters

3.1諧波分析及諧波電流計算

在六脈動整流電路中，含有諧波電流的諧波次數(shù)為n=6K±1 （k=1、2、3……），每臺整流變壓器二次繞組中產(chǎn)生n次諧波電流I為：

I=I=

各次諧波電流折算至變壓器一次側(cè)的電流值為：

I=

在6.3kV母線上出現(xiàn)最大諧波電流的條件為兩臺提升設(shè)備同時工作，此時n次諧波電流值為I=2I?？紤]到高次諧波電流在系統(tǒng)中含量較小，本例中諧波電流只計算至19次諧波，計算數(shù)值見表2。

表2 主要諧波電流計算

Tab.2 calculation of main electric current of wave in harmony

3.2諧波電流對電力電容器影響分析

在分析諧波電流對電力電容器影響時，考慮電力電容器支路串電抗器和不串電抗器兩種情況，串聯(lián)電抗器時，電抗值按下式計算。

X′=K

K取1.5；n為5。

則算得X′=1.32，由于電容器為接線，故等值電路參數(shù)為：

X=X′/3=0.44Ω

X=X′/3=7.35Ω

由公式（2）算得電容器支路中各次諧波電流見表3。

表3 電容器支路各次諧波電流計算

Tab.3 main electric current of wave in harmony of branch road of condense

注：第1、2行為未串聯(lián)電抗器諧波電流值；第3、4行為串聯(lián)電抗器諧波電流值；

利用表3中參數(shù)對電容器運行參數(shù)校驗如下：

（1）未串聯(lián)電抗器時。

=490.6（A）>1.3I=371（A），電容器嚴(yán)重過負(fù)荷將被燒毀。

（2）串聯(lián)電抗器時。

電容器兩端的電壓為U=U=×6.3=6.7（kV）。

一般移相電容允許在1.05Ue條件下長期運行，故電容器的額定電壓應(yīng)選為6.6kV。

1.05U=6.93kV>6.7kV

U+U=6700+43.8×22.05/5=6893V

I=×286=290.3（A）

=295.3（A）

通過以上案例可以看出，當(dāng)供電系統(tǒng)中諧波電流較大時，對電力電容器支路串聯(lián)電抗器進行保護的效果顯而易見，此方法對于電容器的安全運行有重要的作用。

4.結(jié)論

從以上分析可以看出，在有諧波源電力系統(tǒng)中選用無功功率補償電容器時，應(yīng)充分考慮諧波對電力電容器的影響，正確確定補償電容器支路的參數(shù)，為電容器選擇合適的串聯(lián)電抗器，這樣才能保證電容器的運行安全和使用壽命、減小整流電路回送至系統(tǒng)的諧波電流，同時減少電力電容器的損壞從而進一步減少煤礦的損失。

【參考文獻】

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篇7

鋰離子電容器的應(yīng)用

話說搞電子的工程技術(shù)人員一生在電子線路領(lǐng)域里中打滾，從L/R/C等基本被動組件玩到晶體、集成電路，經(jīng)歷了當(dāng)下之SiP與SoC，還有始終數(shù)不清楚封裝方式的集成電路。但最令人感到驚奇與興奮的被動組件，可能要首推“電容器”(Capacitor)了。日本慣用“Condenser”來稱呼。

況且，功率半導(dǎo)體業(yè)界，SiC(碳化硅)新材料當(dāng)前正夯呢!畢竟，所有的電源模塊，一定都需要用到電容器。尤其是蓄電用途的電容器，更是需要超高的電氣性能。

注：SiC(碳化硅)材料，覺醒了Converter、Inverter的功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用從汽車到太陽能發(fā)電領(lǐng)域，取代硅材料，是明日之星。

Xbox經(jīng)歷了一場電源線大回收的教訓(xùn)，在次世代Xbox 360設(shè)計的組件選擇上格外用心，特別是電容器，幾乎全是用知名大廠的零件。

喜歡把玩音響擴大機、喇叭DIY的游戲者，還是圖謀個人計算機的音質(zhì)提升，改機升級往往就是先從“電容器”的替換來下手。而且，各種價格不斐的電容器，琳瑯滿目。知名的德國WIMA電容、瑞典的RIFA電容、日本的黑爵(Black gate)電容(Rubycon最高等級制品)等，都是常聽見看得到的好樣組件。

而最近有一種稱之為鋰離子電容器LIC(Li-ion Capacitor)像潛水艇般逐漸浮出水面上，有人認(rèn)為這是結(jié)合鋰離子電池以及一種稱為電氣二重層電容器，兩者優(yōu)生學(xué)混合之下的新組件，這個說法是有道理。一般，還是將它歸屬于超電容器(Ultra Capacitor)的領(lǐng)域。有一家專業(yè)于先端技術(shù)的信息研究與分析公司HIEDGE，依據(jù)其預(yù)測，2009年是鋰離子電容器的量產(chǎn)準(zhǔn)備期，市場可望在2011年開始慢慢向上昂飛。

注：鋰離子電容是一種正極與負(fù)極充放電原理不同的非對稱電容。采用鋰離子電池的負(fù)極材料與電氣二重層電容的正極材料之組合構(gòu)造。

先來舉一個絕佳的案例，可以用來闡明為何主張未來的電子爭霸，該是回歸物理基礎(chǔ)科學(xué)的觀點。尤其是材料科學(xué)。2008年底，東京大學(xué)研究團隊透國結(jié)晶構(gòu)造的詳細(xì)解明清楚，發(fā)現(xiàn)Li2FeSiO4(Li-Fe-硅-氧)若是取代當(dāng)前手機、筆電鋰離子電池所使用的正極材料LiCoO2(因為鈷Co是稀有金屬)；那么，鋰離子電池低價制造之道就不遠了。以后，諸如數(shù)字相機正廠所賣的電池，若是依然那么昂貴，也就太貪心了。

而此處所欲提及的“鋰離子電容器(Li-ion Capacitor)”也是另一個鮮明的案例，來解釋材料科學(xué)的重要性與創(chuàng)新威力。信息業(yè)就如拳擊賽，上了舞臺，不是輸就是贏。創(chuàng)新就是最佳的攻擊力。

節(jié)能減碳(整個世界二氧化碳CO2的排出量，發(fā)電就占了35%的最高比例)是物價高漲飛騰后的最夯民生話題，地球暖化、溫室效應(yīng)的氣體排出量削減，是全球關(guān)注的課題。除了火紅的太陽能之外，風(fēng)力發(fā)電的設(shè)施建設(shè)風(fēng)潮，在歐洲、美國、中國正積極展開導(dǎo)入。風(fēng)力發(fā)電公認(rèn)最具有潛力并且減少溫室效應(yīng)的自然能源。而“鋰離子電容器”則被視為家用、企業(yè)屋頂、公園路燈等小型發(fā)電最佳的蓄電組件，最佳拍文件組合。

鋰離子電容器于風(fēng)力發(fā)電的開端，是日本福島縣沖的海洋天然瓦斯挖掘設(shè)備導(dǎo)入21臺的小型風(fēng)力發(fā)電裝置以及使用鋰離子電容器的電容器模塊的設(shè)置。為了確保電力的維持，采用以小型風(fēng)力知名Zephyr的Airdolphin風(fēng)力發(fā)電裝置，電容器模塊采用了JM Energy的片狀鋰離子電容器單元(宣稱是世界最高峰的大容量電容器)。在風(fēng)車與Inverter之間，安置了電容器模塊，可以吸收風(fēng)力變動的發(fā)電量。也扮演著緩沖的腳色。通常，Inverter在損失以下的微風(fēng)時，微小的發(fā)電量也難以蓄電，有了電容器就可以蓄電。反之，發(fā)生超過Inverter定格容量(1kW)的強風(fēng)時，電容器的蓄電也不會浪費掉。

經(jīng)過一年的試驗運轉(zhuǎn)之后，于2008年6年正式啟用。并且，爾后還可進行將二氧化碳CO2貯留在海中的試驗。

而日本宮崎縣也開始導(dǎo)入組合LED照明與太陽能面板使用鋰離子電容器的試驗。目前的試作品使用兩個1W的LED，平均驅(qū)動約0.6W的程度。于周圍沒有任何照明的場所，若是充滿電，可以應(yīng)付一整晚。此試驗的原本考慮是檢討鎳氫電池的采用性，認(rèn)為對應(yīng)發(fā)電量變動的對應(yīng)控制模塊過于復(fù)雜，遂選用容易因應(yīng)發(fā)電變動，能量密度又高的鋰離子電容器。選用的組件是ACT(Advanced Capacitor Technology)所開發(fā)的“Premlis”單元，靜電容量為5000F。

注：ACT所開發(fā)的“Premlis”鋰離子電容器，正極采用獨自開發(fā)的奈米閘碳(Nano-gate Carbon)、負(fù)極采用黑鉛(石墨)系碳；目前專利申請中。

鋰離子電容器源起暨基礎(chǔ)原理

于茲，就是要來探討鋰離子電容器的實力，挖掘為何會受到廠商的垂愛。因為，鋰離子電容器系由電氣二重層電容衍生而來；值是之故，當(dāng)然必須先從電氣二重層電容先來說起，并且說明為何原因鋰離子電容的體積能量密度會是電氣二重層電容的3~5倍之多。

“電氣二重層(Electric Double Layer Capacitor)”的電容器，先受到了最高度矚目的起因也許可以追溯到兩件關(guān)鍵要事。其一，日本電子所開發(fā)的“奈米閘(Nano-Gate)電容器”，其質(zhì)量密度是傳統(tǒng)技術(shù)的10倍之多。因此，獲得了2004年“日經(jīng)BP技術(shù)大獎”的光榮美譽。這類的電容器通常使用于環(huán)境奈米應(yīng)用、混合式汽車(Hybrid vehicle)，高負(fù)載級應(yīng)用(Load leveling)等。

另外，富士旭化成電子與FDK開發(fā)使用Lic在電解液的電容器，可是一直沒有正式量產(chǎn)化。而突破性的契機在于2005年8月，富士重工業(yè)采用了多并苯(Polyacene)系負(fù)極材料，使得Li離子大量粘稠于負(fù)極；正極依然采用活性碳。這種特征就高輸出、長壽命維持的秘方，是啟動廠商們開始采用的手段。

以2008年底的時間點來觀看，旭化成電子、ACT、NEC/Tokin、FDK、JM Energy、太陽誘電(昭榮電子)、日立Advanced Interconnecting Components/日立化成等公司，皆有在開發(fā)鋰離子電容器。

注：電氣二重層電容器(Electric Double-Layer Capacitor)，簡稱為EDLC。

電氣二重層電容器(Electric Double-Layer Capacitor)的對外稱呼可真多元，經(jīng)?？梢砸姷降挠小俺娙萜?Super Capacitor) ”、“終極電容器(Ultra Capacitor)”、“電氣化學(xué)電容器(Electrochemical capacitors)”等恭維式的稱呼，沒有很明確的定義。

為了慎重起見，就完全遵循“ECaSS(Energy Capacity System)組織論壇”的用語，以“電氣二重層電容器(Electric Double-Layer Capacitor)”的名稱來貫穿本文。

注：ECaSS是Power System公司董事會長，岡村f夫于1992年發(fā)明的革新蓄電系統(tǒng)。

電氣二重層電容器，可以說擁有不少的特長：

可以急速大電流充放電。

充放電效率高。

反復(fù)充放電壽命長。

容易計測組件中的殘量。

不含有害的重金屬，是綠色組件。

沒有爆炸、起火的危險性，安全性高。

使用溫度范圍廣。溫度特性優(yōu)。

注：Ragone Chart，系一種用泡泡圖來展現(xiàn)各種能量儲存(蓄積)的性能比較圖。首先是應(yīng)用于電池上的比較。觀念上，縱軸的能量密度是指有多少能量可供應(yīng)用；橫軸的功率密度，意思是說能量的傳遞有多快。

篇8

【關(guān)鍵詞】電容式電壓互感器;電容元件;懸浮放電;擊穿;故障

1.引言

如果電容式電壓互感器（CVT）高中壓電容的油室和電磁單元油箱的之間密封不嚴(yán)，會造成高中壓電容尤其高壓電容的膜紙絕緣缺油，導(dǎo)致其耐電強度下降。由于電容元件設(shè)計場強遠高于其它電氣設(shè)備，故而容易擊穿，這又使電容量和介質(zhì)損耗增大，二次電壓偏高，嚴(yán)重時會導(dǎo)致主絕緣擊穿，引起高中壓電容爆炸[1-2]。本文介紹了此類故障的典型案例，以供參考。

2.故障及檢查情況

2.1 故障情況

2013年1月16日4點20分，某500kV站監(jiān)控機報電壓越限，值班人員檢查發(fā)現(xiàn)220kVⅠA母線的Uab、Ubc和Uca母線電壓分別為232.5kV、229kV和232.5kV，Uab和Uca比Ubc母線電壓高3.5kV。值班人員使用萬用表測量220kVⅠA母線三只CVT二次小空開上的電壓，Uab、Ubc和Uca測量值分別為106V、103V和103V。

對該三只CVT本體進行了紅外測溫，發(fā)現(xiàn)A相CVT下節(jié)電容器的上部與B相、C相CVT相應(yīng)位置相比溫度較高，A相CVT下節(jié)電容器的上部溫度為9.9℃，B相、C相相應(yīng)位置溫度為-8℃，A相和B相CVT紅外圖譜如圖1和圖2所示。另外，還發(fā)現(xiàn)A相CVT電磁單元油箱油位有明顯增長，與B、C兩相相比明顯偏高，已經(jīng)超出油位計的顯示范圍[3]。

圖1 A相CVT紅外圖譜

圖2 B相CVT紅外圖譜

1月16日，該三只CVT二次電壓曲線如圖3所示。

由圖3可知，UA（圖中紅色曲線）從3點43分開始逐漸上升，到4點51分基本達到最大值，此時UA為138.36kV，UB為132.36kV，UC為132.35kV。

圖3 電壓曲線

該三只CVT為某生產(chǎn)廠家1996年03月出廠的TYD220/√3-0.01H型產(chǎn)品，1997年01月16日投入運行。上次停電試驗日期為2007年05月12日，試驗數(shù)據(jù)未見異常。該型號CVT電氣接線圖如圖4所示。

圖4 電氣接線圖

綜合考慮紅外圖譜及電壓曲線情況，初步判斷為A相CVT下節(jié)電容器內(nèi)部存在故障，且位于其上部，說明高壓電容C21上部有部分電容元件擊穿。

A相CVT上節(jié)和下節(jié)電容器額定電容設(shè)計值均為20000pF。咨詢生產(chǎn)廠家技術(shù)人員，該CVT設(shè)計時，高壓電容C11和C21、中壓電容C22分別由75、52、23個電容元件串聯(lián)。

假設(shè)所有電容元件電容量均相等，設(shè)為C0，則：

C11=C0/75

C21=C0/52

C22=C0/23

設(shè)中間變壓器的變比為k，一次電壓為U，則二次電壓u為：

u=23/[（75+52+23）Uk]

假設(shè)高壓電容C21有n個電容元件發(fā)生擊穿，則C21=C0/（52-n），即二次電壓u'為：

u'=23/{[75+（52-n）+23]Uk}

已知，u'=138.36kV，u≈132.36kV

u'/u≈138.36/132.35=1.0454

計算可得損壞電容元件數(shù)n≈6.5，即該CVT二次電壓偏高的原因初步判斷為高壓電容C21有6個或者7個電容元件擊穿，高壓電容C21電容量增大，導(dǎo)致中壓電容C22兩端電壓升高，而二次電壓與中壓電容C22的兩端電壓成正比關(guān)系，造成該CVT二次電壓升高，即高壓電容C21電容量增大會造成二次電壓升高[4]。

2.2 外觀檢查情況

A相CVT外表清潔、連接可靠，未發(fā)現(xiàn)閃絡(luò)、滲油及其它異常。

根據(jù)TYD220/√3-0.01H型CVT的結(jié)構(gòu)特點，上節(jié)電容器、下節(jié)電容器和電磁單元分別具有獨立的油室，A相CVT電磁單元油位與B、C兩相CVT相比明顯偏高，初步認(rèn)為是由于下節(jié)電容器油室和電磁單元油室之間密封不嚴(yán)，下節(jié)電容器的油滲漏到電磁單元中而引起的。

2.3 試驗檢查情況

為查找故障原因，對A相CVT進行試驗檢查。電容分壓器極間、二次繞組等絕緣電阻測試結(jié)果正常。中間變壓器二次繞組直流電阻測試結(jié)果見表1，與以往測量結(jié)果相比未發(fā)現(xiàn)異常[5-6]。采用自激法測量介損和電容量，高壓電容C11介損及電容量測試正常，與以往測量結(jié)果相比未發(fā)現(xiàn)異常，但高壓電容C21和中壓電容C22無法運用自激法進行測試。A相CVT近兩次介損及電容量測試結(jié)果見表2所示。

表1 二次繞組直流電阻測量數(shù)據(jù)

測試時間 1a-1n（Ω） 2a-2n（Ω） da-dn（Ω） 環(huán)境溫度（℃）

2013-01-16 0.014 0.025 0.098 -11

表2 電容量及tanδ測量數(shù)據(jù)

測試時間 C11 C21 C22

tanδ 2013-01-16 0.00122 / /

2007-05-12 0.00104 0.00104 0.00114

電容量

（pF） 2013-01-16 20370 / /

2007-05-12 20270 29200 67820

誤差（%） 0.14 / /

根據(jù)試驗結(jié)果，得出下面幾個初步結(jié)論：

（1）中間變壓器二次繞組的直流電阻測量數(shù)據(jù)與以往試驗數(shù)據(jù)相比，無明顯變化，所以二次電壓升高不是由于二次繞組出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的;

（2）高壓電容C11介損及電容量測試結(jié)果與以往試驗數(shù)據(jù)相比，無明顯變化，所以二次電壓升高不是由于高壓電容C11出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的;

（3）由于高壓電容C21和中壓電容C22無法運用自激法進行測試，從試驗方面，無法確定二次電壓升高是否由于高壓電容C21和中壓電容C22出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的。

圖5和圖6分別為高壓電容C21和中壓電容C22運用自激法進行測試的原理圖[7]。該CVT故障運行時，二次有電壓輸出，說明高壓電容C11和高壓電容C21之間、高壓電容C21和中壓電容C22之間電氣連接及中間變壓器不是導(dǎo)致高壓電容C21和中壓電容C22無法運用自激法進行測試的故障部位。綜合考慮上面兩方面因素，高壓電容C21和中壓電容C22無法運用自激法進行測試的原因分析初步判斷為中壓電容C22末端于二次接線盒之間存在斷線故障。

圖5 測量C21的原理圖

圖6 測量C22的原理圖

2.4 解體檢查情況

為進一步查明故障原因，將A相CVT進行了解體檢查。

打開該CVT下節(jié)電容器上部的密封蓋，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部油位約只有原來1/2。吊起下節(jié)電容器瓷套，發(fā)現(xiàn)上部電容元件已經(jīng)沒有絕緣油浸泡，上部6個電容元件有擊穿放電痕跡，如圖7所示，與紅外圖譜位置相對應(yīng)。

圖7 電容元件放電情況

該CVT下節(jié)電容器共有73個電容元件，其中高壓電容C21有51個電容元件，中壓電容C22有22個電容元件（考慮到阻抗平衡問題，實際電容元件數(shù)量與設(shè)計值有1-2個偏差）。用電容表測量電容元件的電容量，表明高壓電容C21從頂端往下第1個至第6個及第33個電容元件擊穿，即高壓電容C21共有7個電容元件擊穿，與本文第2.1部分計算結(jié)果基本吻合。

打開該CVT電磁單元油箱，發(fā)現(xiàn)中壓電容C22末端引出線套管破裂，碎片散落在中間變壓器的鐵心上，末端引出線在套管接頭處燒斷。

運用正接線測量該CVT高壓電容C21和中壓電容C22介損及電容量，測試結(jié)果如表3所示。高壓電容C21的電容量偏差超過了10%[8]。

表3 電容量及tanδ測量數(shù)據(jù)

測試時間 C21 C22

tanδ 2013-01-16 0.481 0.124

2007-05-12 0.104 0.114

電容量

（pF） 2013-01-16 31930 67180

2007-05-12 28972.8 67683

誤差（%） 10.21 -0.74

取下中壓電容C22末端引出線低壓套管，發(fā)現(xiàn)低壓套管內(nèi)部有嚴(yán)重的放電痕跡，接線柱及低壓套管內(nèi)、外表面積累了大量的炭黑，形成導(dǎo)電通道，如圖8所示。低壓套管的緊固法蘭密封膠圈有一處燒損痕跡，如圖9所示。

圖8 低壓套管破損情況

圖9 密封膠圈燒損情況

展開擊穿后和部分未擊穿的電容元件，未發(fā)現(xiàn)電容元件內(nèi)部存在絕緣劣化痕跡。

3.故障原因分析

該500kV站220kVⅠA母線A相CVT故障的原因為，該CVT中壓電容C22末端引出線在運行中燒斷，造成中壓電容C22末端引出線端部懸浮電位放電，處于中壓電容C22低壓端小瓷套的導(dǎo)電桿和處于地電位的其固定法蘭之間絕緣無法承受升高的電壓而擊穿放電造成小瓷套破碎，同時將小瓷套與其固定法蘭之間密封膠圈燒損，造成下節(jié)電容器油室與電磁單元油室之間密封不嚴(yán)，下節(jié)電容器油室中變壓器油滲漏到電磁單元油室中，下節(jié)電容器油室的油位下降，高壓電容C21上部6個電容元件的膜紙絕緣由于缺油耐電強度下降而擊穿短路。由于高壓電容C21是由多個電容元件串聯(lián)組成，隨著電容元件數(shù)量減少，剩余單個電容元件承受電壓上升，造成下部一個絕緣較為薄弱的電容元件擊穿，即C21共計7個電容元件擊穿。同時，高壓電容C21電容元件擊穿放電產(chǎn)生的高溫造成下節(jié)電容器外部瓷套溫度升高約18K。

在運行中，高壓電容C21電容量增大使中壓電容C22的兩端電壓升高，由于二次電壓u與中壓電容C22的兩端電壓成正比關(guān)系，即二次電壓同樣隨著高壓電容C21電容量增大而升高。

該CVT故障初期，中壓電容C22低壓端的小瓷套的導(dǎo)電桿和處于地電位的其固定法蘭之間絕緣擊穿放電生成的炭黑等導(dǎo)電物質(zhì)在小瓷瓶接線柱和其固定法蘭之間形成新的導(dǎo)電通道，不影響該CVT電氣回路的完整性，故二次電壓可以正常輸出。

該CVT中壓電容C22末端引出線與小瓷套導(dǎo)電桿的連接處未采用接線鼻子，而是通過銅絞線纏繞并錫焊處理。故中壓電容C22末端引出線在運行中燒斷的原因判斷為，連接時，由于生產(chǎn)廠家安裝工藝控制不嚴(yán)，末端引出線接線端部受到損傷。長期運行過程中，損傷部位逐步擴大最終斷裂從而形成懸浮放電，最終造成此次故障的發(fā)生。

4.預(yù)防措施

與該500kV站220kVⅠA母線A相CVT同批次的部分產(chǎn)品仍在網(wǎng)運行，為了避免類似故障再次發(fā)生，采取以下預(yù)防措施：

（1）加強監(jiān)管巡視力度，發(fā)現(xiàn)有聲響、油位異常、二次側(cè)三相輸出電壓長時間不平衡等異常情況，應(yīng)及時采取措施，防止事故擴大;

（2）利用紅外精確測溫、容性設(shè)備介損電容量帶電檢測、高頻局部放電帶電檢測等手段，發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即查明原因[9-12];

（3）利用停電試驗機會，加強對CVT的檢查和維護，試驗中，應(yīng)注意觀察C11、C21和C22的tanδ和電容量有無明顯異常，并測量中壓電容C22末端N端子的絕緣電阻;

（4）紅外在線監(jiān)測診斷設(shè)備故障具有準(zhǔn)確、實時、快速特征，日常維護中重視紅外熱成像的應(yīng)用，通過定期對CVT進行紅外監(jiān)測和診斷及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，排除事故隱患;

（5）生產(chǎn)廠家要嚴(yán)格控制工藝流程，并保證其產(chǎn)品附件的質(zhì)量[13-17]。

5.結(jié)束語

該500kV站220kVⅠA母線A相CVT損壞的原因為中壓電容C22末端引出線未采用接線鼻子，而是通過銅絞線纏繞并錫焊處理。連接時，由于生產(chǎn)廠家安裝工藝控制不嚴(yán)，末端引出線接線端部受到損傷。長期運行過程中，損傷部位逐步擴大最終斷裂形成懸浮放電，最終造成此次故障的發(fā)生。生產(chǎn)廠家在CVT制造過程中應(yīng)加強質(zhì)量管理，細(xì)化工藝控制卡，做到每個生產(chǎn)細(xì)節(jié)都得到嚴(yán)格把關(guān)，確保質(zhì)量管理體系有效運轉(zhuǎn)。

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篇9

【關(guān)鍵詞】低壓電容器；控制器；故障處理

1.引言

傳統(tǒng)的電容器大部分都用絕緣油，因為絕緣油有散熱，絕緣的作用，但是在運輸及使用過程中很容易出現(xiàn)碰撞，鼓肚等情況導(dǎo)致絕緣油泄露。在使用中還會出現(xiàn)爆炸、噴油、起火的現(xiàn)象，非常危險。里面的油是很稠的，并且有毒。與傳統(tǒng)電容器相比，督凱提研發(fā)的具有鍍特殊金屬成分的聚丙烯膜PPMh/MKPh，它的目的是支持自愈性能并減少介質(zhì)損耗，較于現(xiàn)在的其他介質(zhì)及氣體絕緣的電容器，PPMh電容器以它優(yōu)越的過載能力和長壽命成為功率因數(shù)補償系統(tǒng)的目標(biāo)。由于創(chuàng)新的金屬化處理，聚丙烯膜在纏繞期間承受較少的應(yīng)力。因此介質(zhì)性能能夠長期保存并且在電壓和電流的作用下表現(xiàn)相當(dāng)好的性能，可以達到4倍In的過載能力，更有效的自愈性和低的介質(zhì)損耗使電容器擁有長達210000小時以上的壽命，并且運行溫度大大降低。

2.督凱提低壓電容器的結(jié)構(gòu)原理

督凱提低壓電容器是由數(shù)字式REGO控制器、電容器、濾波電抗器等原件組成。在實際應(yīng)用中會根據(jù)現(xiàn)場負(fù)荷的不同，電抗器和電容器組的組合方式也不同。下面將逐一詳細(xì)論述。

2.1 數(shù)字式REGO控制器

REGO控制器是微處理控制系統(tǒng)，可以根據(jù)負(fù)載吸收的無功功率自動控制電容器的投切。不僅提高可靠性和準(zhǔn)確性的無功功率補償，在結(jié)構(gòu)和設(shè)計方面還是一個用戶界面，它非常直觀，適用于所有用戶。這個新的微處理器還支持更高一級功能的實現(xiàn)，包括易于安裝，需要的CT值參數(shù)值的設(shè)置。除了標(biāo)準(zhǔn)功能，控制繼電器還有測量和保護功能，能將獲得的數(shù)據(jù)進行傳輸并存儲在PC上。在保護方面具有過壓保護、過溫度保護、諧波過載保護、功率因數(shù)補償故障報警、欠壓保護，所有保護都默認(rèn)自動恢復(fù)，控制器會在報警30分鐘后開始工作，也可以被制止，如圖1所示。

控制器具有自動和手動兩種操作模式。另外，通過“自動獲取”功能可以自動獲得每步的功率。而且，在程序的末尾，控制器還可以自動選擇最合適的開關(guān)次序。選擇一個用戶程序，在許多可用的選項中選擇，可以手動設(shè)置。通過這個功能，控制器可以更快速糾正系統(tǒng)的PF。實際上，基于實時功率測量功能和已知的單段無功功率，控制器可以計算出達到目標(biāo)功率因數(shù)需要的無功功率，并且同時投入所需要的路數(shù)(兩段之間的延遲只有設(shè)定的時間“T2”)。

2.2 電容器

自愈式電容器采用單層聚丙烯膜做為介質(zhì)，表面蒸鍍了一層薄金屬作為導(dǎo)電電極。當(dāng)施加過高的電壓時，聚丙烯膜電弱點被擊穿，擊穿點阻抗明顯降低，流過的電流密度急劇增大，使金屬化鍍層產(chǎn)生高熱，擊穿點周圍的金屬導(dǎo)體迅速蒸發(fā)逸散，形成金屬鍍層空白區(qū)，擊穿點自動恢復(fù)絕緣。用來進行無功補償兼濾波器的電力電容一般都是自愈式電容器，電壓無功補償裝置一般采用全膜介質(zhì)自愈式電力濾波電容器。低壓補償電容最好采用三相角接。

電容器的熔絲分為內(nèi)熔絲和外熔絲兩種，從圖中可以看出，當(dāng)線路發(fā)生故障后，外熔絲的電容器就切出線路，停止工作了。而內(nèi)熔絲的電容器只會切除發(fā)生故障的那部分回路，對整體回路的補償沒有太大的影響?；^(qū)的低壓電容器選用的都是內(nèi)熔絲的電容器，如圖2所示。

2.3 濾波電抗器

濾波電抗器用于低壓電容器柜中，與濾波電容器相串聯(lián)，調(diào)諧至某一諧振頻率，用來吸收電網(wǎng)中相應(yīng)頻率的諧波電流。低壓電網(wǎng)中有大量整流、變流、變頻裝置等諧波源，其產(chǎn)生的高次諧波會嚴(yán)重危害主變及系統(tǒng)中其它電器設(shè)備的安全運行。濾波電抗器與電容器相串聯(lián)后，不但能有效地吸收電網(wǎng)諧波，而且提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，對于系統(tǒng)的安全運行起到了較大的作用。

2.3.1 串聯(lián)電抗器的選擇

用作限制充電涌流和諧波電流。用作限制充電涌流時，涌流值通常按電容器額定電流的20倍計算，電抗率一般為0.1%-1%。用作限制諧波電流時，與接入電網(wǎng)的諧波有關(guān)。如電網(wǎng)的諧波為5次以上時，電抗率宜取4.4%-6%，如電網(wǎng)的諧波為3次及以上時，電抗率宜取12%。電抗器的額定電流應(yīng)大于或等于電容器組的額度電流。一般選用空芯或半芯干式串聯(lián)電抗器。

2.3.2 串聯(lián)電抗器的連接

串聯(lián)電抗器可接在電容器組的中性點或電源側(cè)，對限制合閘涌流和抑制諧波電流的作用都是一樣的。接在中性點側(cè)，正常運行時電抗器所承受的電壓低。可不受短路電流的沖擊，可減少事故，運行安全，電抗器的價格也較低。串聯(lián)電抗器接在電源側(cè)，對承受電壓和短路電流能力的要求就較高，電抗器的價格也較貴。因此，一般情況下推薦串聯(lián)電抗器接在電容器的中性點側(cè)。

3.電容器的故障處理

督凱提研發(fā)的新型低壓電容器在化工廠是初次使用，但在使用過程中也遇到一些問題，如熔絲燒黑、控制器溫度報警、電容器的頻繁投切等現(xiàn)象。以下將詳細(xì)論述幾種常見故障：

3.1 電容器的頻繁投切

電容器回路的接線方式采用FFI接法，功率因數(shù)投切的范圍是0.85-0.95。在電容器使用的過程中，發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)在0.95之間徘徊，造成了電容器回路的頻繁投切，這樣不僅會對回路造成沖擊，還會損壞接觸器。在初期，我們處理的方法只是調(diào)高功率因數(shù)的上限至0.98，在剛調(diào)完的一段時間內(nèi)，電容器運行平穩(wěn)，但時間一長，又會頻繁的投切。為了解決電容器的頻繁投切，將REGO控制器回路的接線方式改為F-N接法，通過計算可得：

假設(shè)安裝容量為40Kvar，系統(tǒng)電壓400V，額定電壓500V

改造前：

電容器的有效輸出容量=安裝容量*(系統(tǒng)電壓/額定電壓)2

=40*(400/500)2

=25.6 Kvar

改造后：

電容器的有效輸出容量=安裝容量*(系統(tǒng)電壓/額定電壓)2

=40*(220/500)2

=7.744 Kvar

改造后每組電容器的有效輸出容量變小了，為了滿足線路補償?shù)囊?，電容器就會多投幾組來滿足要求，這樣既解決了電容器頻繁投切的故障，又可以延長電容器的使用壽命。對于我們這種不是滿負(fù)荷運行的電容器來說可以說是一舉多得，如圖3所示。

3.2 安裝錯誤

因為調(diào)諧濾波電抗器在運行過程中用散熱的形式消耗部分諧波電流以達到吸收諧波的目的，所以有一定程度的發(fā)熱量（電抗器最高耐溫180度）。補償容量較大電抗器要在柜內(nèi)安裝電風(fēng)扇以便和外界進行空氣交換。但對于電容器來說，過應(yīng)力和過熱會縮短電容器的壽命（電容器工作溫度范圍-40—60）。所以為了將電容器的壽命達到最佳就要嚴(yán)格控制電容器的運行環(huán)境（溫度、電壓和電流）。電容器要置于空氣流通的位置并且遠離其它元件熱表面的熱輻射。當(dāng)電容器被關(guān)在關(guān)閉的柜體內(nèi)時，必須要有通風(fēng)孔使柜內(nèi)空氣自由流通。為了保證過壓力保護功能有效運行，頂部必須留至少30mm的空隙，并且用柔性導(dǎo)線連接，并且電容器之間至少留30mm。最重要一點，在配電柜布局時，應(yīng)該把電抗器置于電容器上方，如圖4所示。但在實際的安裝過程中，由于安裝錯誤，如圖5所示，導(dǎo)致電容器無法運行。

3.3 電容器故障診斷

督凱提低壓電容器的設(shè)計主要考慮的是使用者的人身安全，當(dāng)電容器發(fā)生故障后，電容器內(nèi)部的壓力會將電容器的頂部漲開，將電容器的內(nèi)部接線拉斷，故障電容器就退出運行，這樣就不會將事故擴大，也保證了人和設(shè)備的安全，環(huán)境的清潔。電容器故障示意圖如圖6所示。

4.結(jié)論

通過對督凱提低壓電容器的結(jié)構(gòu)介紹，對電容器的使用性能有了進一步了解，為以后在化工廠中的應(yīng)用維護，及故障處理積累了更多的經(jīng)驗。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：電容器 故障 處理 預(yù)防對策

中圖分類號：TM531.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0103-02

電容器是電力系統(tǒng)中大量使用的一種設(shè)備，它的合理應(yīng)用關(guān)系著整個電網(wǎng)的安全，同時在保證輸電質(zhì)量的情況下，它的無功補償性質(zhì)可有效降低能量損耗、調(diào)節(jié)整條線路的電壓。日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中，電容器故障屢見不鮮。一方面由于電容器屬于損耗元件，長時間的工作導(dǎo)致結(jié)構(gòu)老化；另一方面主要是人為因素，操作不當(dāng)加上電容器本身設(shè)計存在缺陷，導(dǎo)致其使用壽命非常短。因而，為保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行，有必要采取有效措施來應(yīng)對電容器的故障問題，從而提高電容器的工作效率和使用壽命。

1 影響電容器運行的因素

電容器除了生產(chǎn)質(zhì)量要過關(guān)以外，運行時還受到許多外界因素的影響，如電壓、電流以及外界溫度等。其中伴有閃電的陰雨天、人為地操作不當(dāng)、運行方式的調(diào)整都會導(dǎo)致電壓忽高忽低，非常不穩(wěn)定；電流的變化一般是由于一些諧波的介入，導(dǎo)致線路中可用電阻的變化。電容器存在的故障問題，為工業(yè)生產(chǎn)和人身安全埋下了隱患。

1.1 工作電壓

工作電壓的不穩(wěn)定很大幾率導(dǎo)致電容器出現(xiàn)故障，尤其是電壓過大，超出一定范圍需要馬上斷開回路，否則會造成整個線路的癱瘓。

1.2 工作電流與諧波

工作電流的激增原因一般分為三種情況：一是線路電壓的升高或特殊負(fù)荷的接入，使得電容器的工作電流瞬間變大，超出承載范圍；二是一些諧波、非正常頻段波的介入，引起線路中出現(xiàn)過電流，對電容器損害非常大；諧波主要是由諧波電流源產(chǎn)生，一般在非線性設(shè)備上比較常見；三是由于基波過電壓和諧波過電流一起引發(fā)的電容器故障。

1.3 環(huán)境溫度

電容器的正常運行對外界環(huán)境要求比較嚴(yán)格，溫度不適中會引起不同級別的故障。電容器長時間的工作產(chǎn)生大量的熱，造成自身溫度過高，電容器內(nèi)部元件極有可能燒毀，造成線路癱瘓；而如果環(huán)境溫度太低，電容器內(nèi)的油的活性無法被激發(fā)，失去絕緣作用，輕易就被線路中的高壓電流所擊穿。

2 電容器常見故障分析及應(yīng)對策略

2.1 對滲漏油現(xiàn)象的分析及相應(yīng)處理

電容器是全密封設(shè)備，實際生產(chǎn)的不合格或者使用時沒有及時維修，很容易造成電容器密封不嚴(yán)的現(xiàn)象。而密封不牢固出現(xiàn)最普遍的故障就是滲漏油，使得油箱內(nèi)部的油質(zhì)量不純，絕緣能力大大減弱，危害極大。由于生產(chǎn)工藝的不完善，油箱焊縫和套管處的焊接不牢固，很容易造成油泄漏。

套管處螺栓和帽蓋的焊接屬于低強度式的機械焊接，施加的力稍微大些就會造成脫落；有的電容器采用硬母線連接的方式，使螺栓受力，溫度變化伴隨著受力情況也發(fā)生變化，很容易破壞零件之間的連接；另外搬運時操作不合適也會使焊縫開裂，例如直接提套管、運輸過程顛簸等。

為解決以上情況的發(fā)生，從而保證電容器和正常工作，檢修人員應(yīng)采取措施，加強管理，對不同滲漏問題提出針對性的策略。

2.2 鼓肚現(xiàn)象的分析及處理

電容器所有故障中，鼓肚現(xiàn)象屬于最為常見的一種。電容器工作時，溫度會發(fā)生很大的變化，設(shè)備內(nèi)部發(fā)生劇烈的物理變化，外殼很容易發(fā)生膨脹或收縮，這也實屬正常。但當(dāng)內(nèi)部發(fā)生局部放電，絕緣油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，箱內(nèi)氣壓升高，箱壁膨脹變形，形成明顯的鼓肚現(xiàn)象。鼓肚現(xiàn)象的發(fā)生主要是由于生產(chǎn)工藝不合格，一些內(nèi)部零件質(zhì)量差，電容器油起不到絕緣效果，另外工作場強要求嚴(yán)格，普通的車間生產(chǎn)很難達到標(biāo)準(zhǔn)，這樣生產(chǎn)出來的電容器，在實際應(yīng)用中，電極邊緣、拐角和引線與極板接觸處，場強和電流過大很容易擊穿熔絲或過熱燒傷絕緣。此外，過電壓很容易造成線路中的局部放電現(xiàn)象，對電容器損壞相當(dāng)大。所以選取電容器一定要把好進貨關(guān)，避免因鼓肚而減少電容器的使用壽命。

2.3 保護動作及其處理

電容器的運行需要接入三相電，電容的不同很容易造成三相電流不穩(wěn)定，使電容器跳閘而斷開整個回路；一部分電容器采用的是熔斷器保護，一些故障的發(fā)生使熔斷器熔絲熔斷；人為操作不當(dāng)，致使電容器產(chǎn)生過電壓，觸動保護保護裝置，跳開斷路器。因此，應(yīng)對不同情況的保護動作，可以采取相應(yīng)的處理辦法：

（1）電容器使用久了，電容值會發(fā)生改變，要派專業(yè)人員定期檢測與維修。

（2）為解決三相容量分配不均的現(xiàn)象，在安裝電容器組之前，對電容量要進行有效地計算，使三相誤差不超過某一相電容量的5%；裝有繼電保護的裝置，對運行電流都有一定的限制，最初調(diào)試時應(yīng)平衡電流誤差，減少保護裝置的運行次數(shù)；為避免類似情況的在發(fā)生，應(yīng)測量電容器極對外殼絕緣電阻，大小不應(yīng)不低于2000 MΩ。

（3）電容器只有在額定電壓下，才能最大限度發(fā)揮其功能。線路電壓過高、過低，電容器都達不到預(yù)定的效果，時間久了，還會造成電容器損壞，減少其使用壽命。

（4）采用熔斷器作電容器保護時，對熔體的材料選擇要慎重，一般熔體的額定電流不應(yīng)超出電容器額定電流的30%；高次諧波和涌流對電容器影響非常大，在上電容器上安裝串聯(lián)電抗器，可以有效解決類似問題。

2.4 爆炸的原因分析及處理

電容器外殼材料的機械韌度比較適中，承載能力有限，當(dāng)電容器內(nèi)部極間游離放電，電容器極間被擊穿，殼內(nèi)能量瞬間升高，很容易沖破外殼造成爆炸。爆炸的能量源泉是并聯(lián)的電力電容器的放電電流。此時，保護裝置運行，避免引發(fā)線路中其他電容器的爆炸，引發(fā)一連串事故的發(fā)生。

近年來，由于生產(chǎn)工藝上的完善，電容器很少出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。電容器配備相對應(yīng)電流的熔體，其安秒特性就會非常小，能量不足以沖破油箱。由于故障電流受到限制，星形接線的電容器組也很少發(fā)生爆炸現(xiàn)象。我們可以看出熔絲保護對電容器的正常運行有著很大的作用，只要其配置適當(dāng)，安秒特性小雨爆裂特性，就能有效防止爆炸現(xiàn)場發(fā)生。另外，紙膜和全膜電容器的極間擊穿短路引發(fā)原因相同，但是工作原理卻是不同。局部放電后，絕緣紙在高溫下碳化，絕緣性能減弱，且會產(chǎn)生大量氣體，沖破油箱，發(fā)生爆炸。在高溫下，全膜電容器的薄膜開始熔化，兩端電極隔著薄膜家畜，不會產(chǎn)生放電和化學(xué)反應(yīng)，更不會引起爆炸，所以全膜電容器具有防爆功能。

2.5 電容器溫度過高的處理

很多原因都會導(dǎo)致電容器溫度過高而引發(fā)故障。其主要原因是由于線路電壓過高，造成高次諧波的流入，使電容器電流超過額定工作電流。另外，由于工作環(huán)境的限制，電容器介質(zhì)損耗、不斷老化，導(dǎo)致電容器溫升過高，進而影響其使用壽命。

一般來說，氣候變化和電容器工作效率的大小都會造成電容器室的環(huán)境溫度發(fā)生變化，應(yīng)在電容器高度的2/3處（散熱條件最差處）裝設(shè)溫度計，外殼處粘貼示溫蠟片，指派專門人員定期觀察，溫度異常時，采取必要的通風(fēng)、降溫措施，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，保證電容器的正常運行。

2.6 電容器異常響聲及處理

假如電容器工作時發(fā)出特殊響聲，說明設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了故障。如運行時伴有“滋滋”聲，則表示極板尖端在放電。而“咕咕”聲是設(shè)備發(fā)出的危險警報，表明電容器外部或內(nèi)部有局部放電，極板馬上被擊穿，因此立即停止運行，查找原因。

處理類似問題時，應(yīng)首先斷開電源及電容器的上、下刀閘。對于有熔斷器的設(shè)備要先取下其熔絲管。然后比較重要的一步就是進行人工放電，損耗掉線路中殘余電荷。放電時，要嚴(yán)格遵循規(guī)定的操作流程，放電直至無火花和無聲音結(jié)束。最后，將接地線恢復(fù)到原位。

即使做到以上步驟也不能保證維修的絕對安全，因為電容器內(nèi)部斷線或熔絲熔斷，以及長時間工作造成的引線接觸不良都有可能引發(fā)電容器故障。而人工放電后電容器本身還有殘余電荷，不能輕易拆卸。所以，運行或檢修人員必須帶好絕緣手套在開始工作，用短路線短接的方法，卸載電容器殘留載荷。此外，必要時對串聯(lián)接線的其他電容器也要進行放電處理?？傊?，為避免施工的安全，造成不必要的損失，必須要把與電容器的電荷全部方盡。

3 電力電容器故障的預(yù)防措施

3.1 合理選擇電容器及其接線方式

單臺保護熔斷器在實際應(yīng)用中具有一定的限制性，不能及時開斷，加大了電容器的爆炸概率。在內(nèi)部故障發(fā)生時，單臺熔斷電容器觸發(fā)保護裝置后，熔斷電流自身的能量產(chǎn)生的氣體能使得電弧瞬間熄滅，斷開整個電路，完成保護工作。理論上講，只要故障電容器中熔斷器能夠成功開斷，油箱是不會爆炸的。但是由于電容器長時間的運行，滅弧管受潮發(fā)脹，熔斷器無法完成滅弧。此外還有生產(chǎn)工藝不當(dāng)或安裝不合格，尾線容易被卡住，不能迅速彈出開斷電容器。

減少電容器故障發(fā)生的有效措施，除了安裝保護裝置之外，合理的接線方法也算是一個好辦法。電容器組的接線方式有很多種，可分為雙星形接線、單星形接線、角形接線等。其中雙星形接線在實際應(yīng)用中比較普遍，而且能夠最大限度防止故障的產(chǎn)生。對比星形接線和角形接線，電容器組進行角形接線，必須承受來自線路中的線電壓，發(fā)生故障時，三相被擊穿形成短路，之間的電流過大，能量驟升，沖破油箱的束縛，發(fā)生爆炸；而電容器采用星形接線，其中一相被擊穿時，另外兩相可以起到調(diào)節(jié)作用，限制電流，采用星形接線且中性點不接地的方式，不僅方法簡單，可控性強，不受其他因素的干擾，是應(yīng)對內(nèi)部故障的一種有效解決方法。

3.2 保證合適的運行溫度，諧波控制

（1）電容器的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度是-50℃～+55℃之間。對于我國大部分地區(qū)，電容器主要會由于溫度過高引發(fā)故障。因此，應(yīng)隨時監(jiān)視和控制電容室內(nèi)的溫度，優(yōu)化其工作環(huán)境，加強通風(fēng)，降低室內(nèi)溫度，避免由于負(fù)荷過大造成短路或者爆炸。

（2）我國電容器安裝規(guī)定：電容器正常運行時，電流不得超過額定電流的30%。但是隨著信息化時代的發(fā)展，電網(wǎng)中存在越來越多的諧波，很容易引起電容器的電流過大。目前，為有效控制諧波，人們經(jīng)常在回路中裝設(shè)適當(dāng)參數(shù)的阻尼式限流器或串聯(lián)電抗器來避免諧波的干擾。必要時，可在電容器上串聯(lián)適當(dāng)?shù)母行噪娍箒矸乐惯^電流的產(chǎn)生。

3.3 電容器要進行安全操作

（1）在線路停電和全線復(fù)送電時，要按規(guī)定的步驟對電容器進行操作，電容器開關(guān)和各路出線開關(guān)的操作順序不能亂，停電時應(yīng)先斷電容器，后斷開各線路；復(fù)送電時，先合各線路，再合電容器。

（2）全線出現(xiàn)事故停電時，應(yīng)保持電容器的處于關(guān)閉狀態(tài)。

（3）電容器斷路器跳閘后，沒查明故障原因不得強送電，如果熔絲損壞，不得更換熔絲送電。

（4）電容器放電時，一定要放盡，至少應(yīng)放電3 min。合閘后如果線路存在大量電荷，強大的電流沖擊很容易引起爆炸。

（5）為了檢查、修理的需要，維修人員一定要帶絕緣手套，避免接近電容器時，對人生安全造成威脅。

3.4 加強巡視和檢查

對運行中的電容器組應(yīng)進行日常巡視檢查，排除設(shè)備故障和安全隱患。在發(fā)生熔絲熔斷、斷路器掉閘等現(xiàn)象后，要及時報告上級，進行斷電維修，必要時更換設(shè)備。

（1）變電站的工作人員要擔(dān)負(fù)起責(zé)任，堅持電容器組的日常巡視檢查，做好相應(yīng)的維修工作。針對電容器受溫度影響較為嚴(yán)重這一特點，夏季的巡視工作安排在中午進行，其他季節(jié)可在電網(wǎng)電壓最高時進行；如果一些必要的檢查需要斷電，可以和業(yè)主協(xié)商進行短時間停電。實際檢查時，首先觀察有無漏油的痕跡，電容器內(nèi)部是否有奇怪的聲音，以及示溫蠟片的熔化情況；針對容易出現(xiàn)故障的部位，檢查時應(yīng)該多加注意，如電容器外殼、熔絲等；利用溫度表、電壓表、電流表等有效數(shù)據(jù)進行合理分析，排除故障。人工放電時，值班人員注意相應(yīng)的保護措施，懸掛臨時接地線。

（2）一般來說，電容器組需要每個月都進行一次停電檢查。除日常檢查任務(wù)外，還要細(xì)微觀察零部件的松緊及接觸情況，；檢查線路是否存在潛在的缺陷；清理電容器的內(nèi)部微塵，以免灰塵阻礙極板間的絕緣效果；保護裝置中的接地線是否著地；檢查繼電保護裝置的彈簧是否能正常彈起；檢查電容器組的斷路器、饋線等

（3）當(dāng)電容器組保護裝置工作后，斷開電容器組開關(guān)，立即進行特殊巡視檢查。室外運行的電容器組，更容易受惡劣天氣的影響，應(yīng)加大巡查和定期檢修力度。必要時應(yīng)重新對電容器進行性能檢測，對于熔絲熔斷、斷路器跳閘等類似故障，找不出原因之前不能合上電容器開關(guān)，避免燒壞電容器組的其他設(shè)備。

4 結(jié)論

電容器常見故障分有滲漏油現(xiàn)象，鼓肚現(xiàn)象，保護動作，爆炸，電容器溫度過高，電容器異常響聲等，針對這些問題提出了解決對策。為了做到防治結(jié)合從合理選擇電容器及其接線方式；保證合適的運行溫度，諧波控制；電容器要進行安全操作；加強巡視和檢查四個方面提出了電力電容器故障的預(yù)防措施。

參考文獻

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