泵站无功补偿电容器柜的故障原因分析及运行维护

杜修瑞

（江苏省邳州市水务局，邳州 221300）

为提高泵站功率因素，改善电能质量，在泵站中广泛采用并联电容器组进行无功率补偿，以实现降损节能。采用并联电容器补偿与其它补偿方式相比，其优点是：无旋转部分，运行费用低，投资省，安装简单，切投方便灵活，电容器组利用率高。缺点是：无功功率——电压特性差，使用寿命短 （使用年限15年左右），对短路的稳定性差，切除后有残留电荷。

由于并联电容器的绝缘介质承受高电场强度，加上制造、安装、使用上的问题，并联电容器运行中发生渗漏油、鼓肚、爆炸、起火的故障现象非常多。如何保证并联电容器运行的安全性和可靠性，已成为泵站电气维护工作中十分重要的问题。本文根据无功补偿电容器柜的构成，浅析泵站无功补偿电容器柜故障损坏的原因，并提出运行维护措施。

1 泵站无功补偿电容器装置的构成

以泵站常用的低压无功补偿电容器柜为例介绍无功补偿装置，低压无功补偿并联电容器组一般采用三角形接线方式，低压并联电容器装置接线（如图1）宜装设下列配套元件：

图1 低压并联电容器装置接线图

①总回路刀开关和分回路交流接触器或功能相同的其他元件；

②操作过电压保护用避雷器；

③短路保护用熔断器；

④过载保护用热继电器；

⑤限制涌流的限流线圈；

⑥放电器件；

⑦谐波含量保护器、自动投切控制器、保护元件、信号和测量表记等配套器件。

当采用的交流接触器具有限制涌流功能和电容器柜有谐波超值保护时，可不装设相应的限流线圈和热继电器。

低压并联电容器装置应采用自动投切方式，应具有防止保护跳闸时误合电容器组的闭锁功能，并根据运行需要应具有的控制、调节、闭锁、联络和保护功能；应设改变投切方式的选择开关。

2 电容器柜运行中的故障原因分析

最近一段时间，江苏省邳州市直管的几座泵站，先后发生无功补偿电容器柜不能自动补偿、熔断器熔断、电容器鼓肚、渗漏油等现象，影响电容器柜效益的发挥及泵站运行安全。根据现场勘察检查，电容器柜的故障原因主要从以下两个方面进行分析：

2.1 投切保护设备故障及原因分析

①交流接触器触点烧坏。交流接触器投切电容在启动和断开的瞬间，会在触点上产生拉弧而造成接触器触点损坏。

②电容器器外熔断器熔断。合闸涌流对熔断器的冲击或电容器带有电荷投入运行。电容器带电荷投入运行，电容器有可能承受二倍左右的额定电压峰值，甚至更高。这对电容器的绝缘有害，同时会造成很大的冲击电流，使得保护设备动作或熔断器熔断。

2.2 并联电容器的故障及原因分析

①渗漏油。并联电容器渗漏油是一种常见的异常现象，其原因是多方面的，主要是产品质量不良、运行维护不当、长期运行缺乏维护导致外皮生锈腐蚀而造成电容器渗漏油。

②电容器外壳膨胀。高电场作用下使得电容器内部的绝缘（介质）物游离而分解出气体或部分元件击穿电极对外壳放电等原因，使得电容器内部压力增大，导致电容器的外壳膨胀变形，这是运行中电容器故障的征兆，应及时处理，避免故障扩大。

③电容器温升高。主要原因是由电容器过电流和通风条件差造成的。如电容器室设计、安装不合理造成的通风不良，电容器长时间过电压运行造成电容器的过电流，整流装置产生的高次谐波使电容器过电流等等。此外，电容器内部元件故障、介质老化、介质损耗增大都可能导致电容器温升过高。电容器温升高影响电容器的寿命，可能导致绝缘击穿使电容器短路。因此，运行中应严格监视和控制电容器室的环境温度，如果采取措施后仍然超过允许温度时，应立即停止运行。

④电容器瓷瓶表面闪络放电。运行中电容器瓷瓶闪络放电，其原因是瓷绝缘有缺陷，表面脏污，因此运行中应定期进行清扫检查，对污秽地区不宜安装室外电容器。

⑤异常声响。电容器在正常运行情况下无任何声响。因为电容器是一种静止电器又无励磁部。如果在运行中，发现有放电声或其它不正常声音说明电容器内部有故障，应立即停止运行。

⑥电容器爆破。运行中电容器爆破是一种恶性事故，一般在内部元件发生极间或对外壳绝缘击穿时，与之并联的其他电容器将对该电容器释放很大的能量，这样就会使电容器爆炸以致引起火灾。

3 电容器柜的运行操作原则及注意事项

3.1 电容器柜操作原则

为保证泵站配电设备和电容器的安全运行，发挥电容器柜节能和改善电能质量的作用，参照电容器柜故障的成因分析，电容器柜的操作应遵循下列原则：

（1）正常情况下泵站停电操作时，应先断开电容器组的开关，后断开其它各路开关；恢复送电时操作与上述相反。全站停电后必须将电容器组开关断开。这是因为母线无负荷，母线电压可能很高，有可能超过电容器的允许运行电压，对电容器的绝缘不利。

（2）电容器组禁止带电荷投入运行。在交流电路中，如果电容器带有电荷投入运行，电容器有可能承受二倍左右的额定电压峰值，甚至更高。这对电容器的绝缘有害，同时会造成很大的冲击电流，使得保护设备动作或熔断器熔断。因此，在电容器组切除后必须等待电荷消失后才允许重新投入运行。电容器组切断后的残余电荷一般在1分钟左右可放尽。所以规定电容器组重新投入运行时，必须在其退出运行后5分钟进行。

（3）电容器开关跳闸后不允许强行试送。电容器开关跳闸后，应根据动作情况进行判断分析。依次检查电容器开关、电流互感器、电缆及各台电容器是否有故障，确定是外部故障造成母线电压波动所致的，才可以试送。否则，应对保护设备做全面电气试验，或拆开电容器组逐台进行试验，未查明原因前不得试送。

（4）当发生下列情况之一，应立即将电容器柜退出运行：

①电容器爆炸；

②接头严重过热；

③发生严重放电闪络；

④电容器严重喷油或起火；

3.2 电容器柜在运行中应检查的事项

在电容器柜运行过程中，及时监控电容器柜的运行环境、仪表参数和元器件状况，能规避安全隐患，防患于未然，所以应作下列项目检查：

①经常观察电容器柜上的指示灯和各种元器件，发现异常，及时停电维修；

②电容器运行时的电流不应超过额定电流的1.3倍。否则应将电容器组退出运行，以防电容烧坏；

③电容器组应在额定电压下运行，不超过额定电压值的1.05倍，但亦允许在额定电压的1.1倍下运行4小时，超过此值应退出运行；

④电容器室的环境温度不应超过40℃，外壳温度不应超过55℃，以防止外壳膨胀及漏油事故。外壳温度也不应低于-25℃，以防浸渍剂发生凝固。当发生单台电容器示温片熔化时，则说明该台电容器内部有缺陷，介质损耗大，应加强监视，或将该台电容器拆除；

⑤保持室内通风干燥，相对湿度不应大于80%；

⑥测量电容器容量，若比额定值小20%以上，则应更换电容器；

⑦检查电容器有无外壳鼓肚、喷油及渗油等现象、外部是否有放电痕迹、内部是否有放电声或其它异常响声；

⑧电容器外壳应清洁，部件应完整，引出端铜杆、瓷套管等不应松动，瓷套管应无裂纹、脱釉等现象；

⑨检查接头是否发热，接地是否牢靠，导线是否绝缘层开裂和连接松动。

4 并联电容器柜的故障处理措施及注意事项

4.1 故障处理措施

①及时维修或更换故障和损坏的交流接触器、熔断器等元器件；

②如室温过高，应改善通风条件，如系电容器问题应更换电容器；

③电容器外壳渗、漏油不严重可将外壳渗、漏处除锈、焊接、涂漆；

④电容器爆破或外壳膨胀应及时更换。

4.2 注意事项

①要设专人监护；要确认故障电容已停电，并确保不会误送电；

②必须对电容做反复、充分地人工放电，保证确无残余电荷。且操作时必须戴绝缘手套；

③特别注意人体始终保持对周围带电体的安全距离；

④处理事故时，应先拉开电容器组的断路器及上下隔离开关，如果采用熔断器保护，应取下；

⑤每半年应对电容器柜进行一次检查、清扫。

5 结束语

节能减排是我国经济建设中的一项重大政策，提高功率因数可以在一定程度上节约电能，减少用户电费支出。所以，在泵站的运行过程中要按规程操作无功补偿电容器柜，加强对无功补偿并联电容器柜的监控和维护，发现设备故障和安全隐患要及时处理，确保设备运行的安全性和可靠性，充分发挥并联电容器无功补偿设备的功能和效益。

[1]并联电容器装置设计规范（GB50227-1995），中华人民共和国电力工业部主编，中国电力出版社,2009.

[2]供配电系统设计规范（GB50052-1995）;中华人民共和国机械工业部主编，中国电力出版社,2009

[3]王振雪.并联电容器的故障判断及原因分析[J].电力安全技术.2005.（2）:40.