电容器爆炸的原因分析及预防

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摘要:针对变电所电容器容易发生爆炸、损坏而影响正常供电现象结合电力系统电容器发生爆炸情况分析，提出对危害的预防的办法，指导实际操作工作。

关键词：矿区电力系统电容器爆炸分析预防

电力电容器是一种无功补偿装置。电力系统的负荷和供电设备如电动机、变压器、互感器等，除了消耗有功电力以外，还要“吸收”无功电力。如果这些无功电力都由发电机供给，必将影响它的有功出力，不但不经济，而且会造成电压质量低劣，影响用户使用。

电容器在交流电压作用下能“发”无功电力(电容电流)，如果把电容器并接在负荷(如电动机)或供电设备(如变压器)上运行，负荷或供电设备要“吸收”的无功电力，正好由电容器“发出”的无功电力供给，这就是并联补偿。并联补偿减少了线路能量损耗，可改善电压质量，提高功率因数，提高系统供电能力。

铁煤集团供电部变电所做为矿区电力网络的主体，配备使用的是并联电容器。随着运行时间的增加，电容器故障也相应增加。在2010年元月份小康变电所就发生了一次电容器爆炸的事故。针对此次事故，结合电力系统电容器爆炸原因对事故进行了分析。

近年来由于电力电容器投运越来越多，但由于管理不善及其他技术原因，常导致电力电容器损坏以致发生爆炸，原因有以下几种：

1、电容器内部原因

(1)电容器内部元件击穿：主要是由于制造工艺不良引起的。(2)电容器对外壳绝缘损坏：电容器高压侧引出线由薄铜片制成，如果制造工艺不良，边缘不平有毛刺或严重弯折，其尖端容易产生电晕，电晕会使油分解、箱壳膨胀、油面下降而造成击穿。另外，在封盖时，转角处如果烧焊时间过长，将内部绝缘烧伤并产生油污和气体，使电压大大下降而造成电容器损坏。(3)密封不良和漏油：由于装配套管密封不良，潮气进入内部，使绝缘电阻降低；或因漏油使油面下降，导致极对壳放电或元件击穿。(4)鼓肚和内部游离：由于内部产生电晕、击穿放电和内部游离，电容器在过电压的作用下，使元件起始游离电压降低到工作电场强度以下，由此引起物理、化学、电气效应，使绝缘加速老化、分解，产生气体，形成恶性循环，使箱壳压力增大，造成箱壁外鼓以致爆炸。

2、电容器外部原因

(1)温度过高、通风不良、运行电压过高。

(2)违章操作：带电荷合闸引起电容器爆炸：任何额定电压的电容器组均禁止带电荷合闸。电容器组每次重新合闸，必须在开关断开的情况下将电容器放电3min后才能进行，否则合闸瞬间因电容器上残留电荷而引起爆炸。为此一般规定容量在160kvar以上的电容器组，应装设无压时自动放电装置，并规定电容器组的开关不允许装设自动合闸。

(3)谐波能导致系统运行电流、电压正弦波形畸变，加速绝缘介质老化，降低设备使用寿命或因长期过热而损坏，特别是当高次谐波发生谐振时，最易使电容器过负荷、过热、振动甚至损坏。

(4)操作过电压：变电所二次回路中存在许多不同作用的线圈，它们都有一定电感量。这些线圈除了具有电感外，还有电阻及线圈联线间、匝间存在的分布电容。若将分布电容用一个等值集中电容代替并联到线圈两端，就构成一个RLC的衰减振荡电路。其继电器的触点起到回路中的开关作用。由电工学可知：当回路的开关断开时，往往产生较大反电势。电容器两端电压按一定规律变化，其电压波形是一个正弦衰减振荡电压。由于此电压不受电源控制，所以又叫自由分量电压，此电压经过1/4周期稍长的时间达到最大值。当电阻值较小时，电容器两端电压最大，往往比电源电压高出几倍或十几倍，这是操作时产生的过电压。

(5)并联谐振：在电感和电容并联的电路中，当电容的大小恰恰使电路中的u与i同相位，即电源电能全部为电阻消耗成为电阻回路叫并联谐振。并联谐振是一直完全的补偿，电源无需提供无功功率Q只提供电阻的有功功率P。谐振的总电流最小而支路电流大于总电流I。电容器所经过电流远远大于额定电流，使电容器损坏而发生爆炸。

根据当时小康所电容器是刚清扫完毕，投入6kv二段电容器容量是1215kvar发生的爆炸，并且过电流动作。此开关柜动作电流是400A而6kv系统负荷电流是80A的实际情况。发生现象与此叙述吻合

3、电容器防爆的措施

(1)改进电容器实时监测办法。传统的电容器检测方法为断电、离线进行，影响电网的供电质量，并且测量结果是静态的，而电容器故障是随机的。目前的实时监测系统是通过检测流过电容器的电流、容量及介质损耗正切值来判断电容器是否故障，但电容量和介质损耗角的变化是放电积累到一定程度的结果，滞后于故障。我们知道局部放电是电容器普遍事故的前兆，因此，我们可以通过采用实时监测电容器局部放电的先进技术，能够及时的发现电容器故障，有效的防止事故发生。

(2)改善管理理念。1)正确投用保护，定期校验保护的可靠性，以及对电容器组校验工作规范化，如对电容器的电容量和熔断器的检查，每个月不少于一次，在一年内要测量电容器的损耗角正切值二、三次，目的是检查电容器的可靠性。2)加强对电容器组的巡检，实行一小时一巡检、二小时一记录参数制。发现电容器外壳渗漏油、膨胀鼓肚、电流超过电容器额定电流1.3倍、电网电压超过额定电压1.1倍、环境温度超过额定值等情况，要将电容器退出运行检修。3)加强对电容器的维护保养。保持电容器套管表面、电容器外壳、置放电容器的铁架子、接触器及电抗器的清洁；夏季要对电容器采取通风冷却降温措施等。4)按操作规程操作，禁止电容器带电合闸以及频繁投切，开关跳闸后不准强送电、熔丝熔断后原因不清不准更换熔丝等。

(3)减少投切次数。根据电压、功率因数调整电容器容量，合理安排电容器检修、检查，减少电容器的投切次数，防止操作过电压。

(4)改变6kv一二段电容器容量，躲开谐振点。防止电流谐振使电容器安全运行。

(5)加强对电网高次谐波成分的管理。 积极投入设备改造采取加装串联电抗器或滤波装置的办法对谐波加以抑制，提高电网供电质量

参考文献

[1]10KV以下电力电容器安装工艺规范.电力出版社.

[2]《电力电容器技术标准与产品安装维护试验检修及应用选型实务全书》.电力科技出版社, 2007年8月出版.