电容器的防火措施及常见故障诊断技术

2014-03-29赵丹丹

电气传动自动化 2014年5期

周伟，赵丹丹

（河南工业职业技术学院，河南南阳473009）

1 防止电容器火灾的措施

电力电容器都是充油的，如果电力系统超负荷，温度过高或电气元件老化等，电力电容器容易发生爆炸引发火灾，势必会造成电力系统的停电事故。

电力电容器的安装环境应满足制造厂家规定的技术条件要求。电力电容器室最好是单独的防火建筑，如果电力电容器不超过20 台，也允许与开关柜在同一个房间内，但电容柜应当单独排列，不得与开关柜混在一起。电力电容器室应通风良好，百叶窗应加铁丝网，以防小动物钻入。电力电容器室不应有窗户，门应朝北或朝东外开，应能向左右开180 度。最好是铁门，如果是木质门，应包上铁皮。室温不应超过40°C，湿度不得大于80%，而且周围环境不得含有对金属和绝缘有害的侵蚀性气体、蒸汽及尘埃。不得堆积有易燃、易爆物品或杂物。

电力电容器安装一般不应超过三层。电力电容器母线对上层架构的垂直距离不应小于200mm，底部距地面不应小于300mm。电力电容器架构间的水平距离不应小于0.5m，每台电力电容器之间的距离不应小于50mm。电力电容器的铭牌应朝南通道，且外壳应可靠接地。应该设置温度计和贴示温度蜡片，以便监视运行温度。

对电力电容器进行安全检查时，要注意以下几点。检查温升情况，如果室温超过了规定的限度，就要采取通风降温措施。听电力电容器运行中有无异常响声，查看电力电容器外壳有无膨胀鼓起现象。当电力电容器母线电压超过规定电压的1.1倍或电流超过额定电流的1.3 倍以及室温超过40°C 时，电力电容器应退出运行。

电力电容器最容易发生事故的时间是用电高峰和温度升高时。因此，在此时间一定要加强对电力电容器的巡视检查，这样电力电容器安全运行就有了保证。一旦电力电容器发生火灾，由于是带电燃烧，蔓延迅速，扑救困难，危险较大。因此，电力电容器室内要备用适宜扑救带电设备的灭火器，如二氧化碳、卤化烷灭火器等。如电力电容器发生爆炸火灾，应该立即切断电源，预防触电。在紧急情况下拉闸断电时，注意不要带大负荷拉闸，以免电弧伤人。

2 防止电容器爆炸的技术措施

禁止使用重燃率极高的SN21－10 少油开关切合电容器组（可更换为SM10－10，ZN－10 开关）。采用氧化锌避雷器保护，可作为防止电容器内部元件击穿的防线。对有两组及以上电容器进行相互合切时，必须加装串联电抗器。电容器组尽可能采用中性点不接地的双星形接线，并采用双Y 零流平衡保护。定期测量电容器的电容量，一旦发现变化较大，立即退出运行。

虽然电力电容器在使用过程中很容易引发火灾。但是，只要加强预防，严格按安全规程操作，火灾事故完全可以避免。装设可燃性介质电容器的电容器室，其耐火等级不应低于二级，室内应有良好的通风，保证室内温度低于45°C，并采取防雨雪的措施。电容器可以分层安装，但层与层之间不得有隔板，以免妨碍通风。电容器室严禁使用木板、油毛毡等易燃材料，不应装在潮湿、多尘、高温、腐蚀及长期受振动的环境里运行，当采用油质电容器时，电容器室建筑物的耐压等级要求为：额定电压为1kV 以上时不低于二级；额定电压为1kV 以下时不低于三级。

传统的电容器检测方法有断电、离线，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。采用电容器实时监控系统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有故障，由于电容器和介质损耗角的变化是放电积累到一定程度的结果，一般滞后于故障，而局部放电是电容器普遍故障的前兆。因此，可以通过采用实时监控电容器局部放电的先进技术，能够及时地发现电容器故障，有效地防止事故发生。

定期校验电容器保护的可靠性，以及对电容器组校验工作规范化。例如，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正切角2－3 次，目的是检查电容器的可靠性。对无熔丝保护的电容器应根据具体情况，采取分组熔丝保护、双星形接线的零相电流平衡保护、双三角形接线的横差保护、单三角形接线的零序电流保护。

电容器投入运行前，必须进行接线检查和交接试验，试验合格后，方可投入使用。减少投切次数，采取电容器组循环投切，同时延长自动补偿装置控制器的延时时间间隔，从而减少投切次数，使得每组电容器的投切每年不超过5000 次。在有电容器补偿的变电所送电时，先合各路出线开关，后合电容器开关。停电时，先拉开电容器开关，后拉开各路出线开关。

电容器运行操作人员应建立日常巡视检查、定期停电检查和特殊巡视检查制度，要填写检查记录，注意观察电力电容器运行的电压、电流和环境温度不得超过制造厂家规定的范围。检查时发现电容器外壳有膨胀、漏油、渗油，或者箱壁产生棱角、严重凸出、产生异响，都应立即停用，防止电容器爆炸起火。

3 电容器故障诊断及排除方法

3.1 电容器渗漏油

保养不良，使外壳油漆剥落。应仔细检查渗漏油部位后，先清除该部位残留的漆膜，再重新涂漆，并提高油漆的质量，使用中及时补漆。

在搬移过程中将瓷套管与外壳交接处碰伤，产生裂纹。应严禁提拿瓷套附近；旋紧触头栓时用力过猛而扭伤接头，造成瓷套管焊接处损伤，应改进接线结构，消除硬接线机械应力，接线时不能扳摇瓷套管，拧紧螺母时勿用力过猛。若在裂纹部位只有轻微的渗油而不漏油，可在渗油部位处嵌入肥皂，暂时继续使用。若出现裂纹，可用锡铅焊料焊补，但勿使焊料过热以免瓷套管上银层脱落。若裂纹严重，无法修补时，应更换电容器。

日光暴晒，温度变化剧烈。应采用相应的措施，尽量防止暴晒。

电容器本身有缺陷。应该更换质量好的电容器。

介质劣化，造成损耗增大而发热，使内部压力增加。应合理选择介质，一般常用密度极高的电容器纸和介电常数较大的浸渍剂。

3.2 外壳膨胀

介质内部破坏产生局部放电，使介质产生气体，体积膨胀。

电容器外壳变形（即电容器外壳膨胀，“鼓肚”）在故障中占比例最大。一般油箱随温度变化发生膨胀和收缩是正常现象，但是，当内部发生局部放电，绝缘油产生大量气体时，就会使箱壁变形，形成明显的鼓肚现象。或部分元器件击穿或极对壳击穿，使介质产生气体，造成外壳膨胀。造成鼓肚的原因一般是由于漏油，导致空气进入，使内部电介质膨胀；或者是电容器使用期已满，或产品本身质量差。比如绝缘纸和铅箔质量差，浸渍液不是吸气性的电容器油，又没有合格的净化处理条件，加上在设计上追求比特性的指标，工作场强选择较高，这些低质量产品在高场强下运行，使得电容器内部的绝缘（电介质）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，使电容器的密封外壳内部压力增大，导致电容器的外壳膨胀变形，极易造成鼓肚现象和元器件击穿、熔丝熔断的故障。对于电容器运行中故障的征兆，应及时处理，避免事故蔓延和扩大。

对运行中的电容器应进行外观检查，发现外壳轻微膨胀时应采取措施，膨胀严重的应立即退出运行，以免发生爆炸。对鼓肚的电容器严禁用降压的方法继续使用，因为内部击穿处会不断产生电弧，使体积更加膨胀而导致电容器爆炸。因此，运行使用前一定要对电容器的产品质量严格把关。发生鼓肚的电容器无法修复，也不能继续使用，必须更换合格的电容器投入运行。

3.3 电容器爆炸

电容器内部故障防护不完善。应完善电容器内部故障防护。对于高压电容器组总容量不超过100kVAR 时，可安装跌落式熔断器。总容量为100－300kVAR 时，可安装断路器进行保护。但电容器采用熔断器保护时，熔体的额定电流不超过电容器组额定电流的1.5 倍。

无熔体保护。对于无熔体保护的高压电容器，应根据具体情况，采用内部故障防护式，有分组熔体保护、双Y 形接线的零相电流平衡保护、双三角形接线及单三角形的零序电流保护。

电容器的运行管理制度不完善。应加强电容器补偿装置的运行管理和维护，进行定期检查和巡视，发现元器件故障及时排除。

另外，还应做到以下几点。电容器室应符合防火要求，室内不得使用木板、油毛毡等易燃材料。在电容器室附近配备四氯化碳灭火器消防设备，如遇电容器爆炸起火，应先切断电源。尽快制止火灾蔓延，严禁用水灭火。

运行中电容器爆炸是一种恶性事故，一般在内部元件发生极间或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，这样就使电容器爆炸以致引起火灾。

产生爆炸的主要原因是极间游离（或者内部游离）放电造成的电容器极间击穿短路。电容器装配适当的保护熔丝，其安秒特性就小于油箱的爆炸特性。当电容器发生短路击穿时，熔丝将会迅速熔断，从而切断电源，避免爆炸，防止着火将邻近的电容器炸坏。

制造工艺不良，内部元件击穿；电容器对外壳绝缘损坏；密封不良和漏油；鼓肚；带负荷合闸；温度过高，通风不良，运行电压过高，谐波分量大，操作过电压等也会造成电容器爆炸。

星形接线的电容器组，由于故障电流受到限制很少发生爆炸现象。单台保护熔丝是很重要的保护装置，其安秒特性配置适当即可防止油箱爆裂，因此，采用星形接线也是很重要的防爆措施。纸膜和全膜复合介质的电容元件在局部放电后，绝缘纸在高温下碳化。由于碳化纸的隔离会使放电维持一段时间，这时会产生大量气体，如果没有熔丝保护，油箱将会爆裂。全膜电容器则在放电后薄膜受到高温作用熔化，使两个电极接触连接。而不发生电弧放电，也不会产生气体引起爆炸，因此为了防爆应该选用全膜电容器。

当电容器发生爆炸时，必须更换新的相同型号的电容器。

3.4 电容器温度过高

主要原因是电容器过电流和通风条件差造成的。例如，电容器室的设计、安装不合理所造成的通风不良；电容器长期过电流等等。此外，电容器内部元件故障，电介质老化、介质损耗角增大等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也有导致绝缘击穿使电容器短路的可能。因此，运行中应严格监视和控制电容器的环境温度，如果采取措施后仍然超过运行温度时，应立即停止运行。环境温度过高，电容器布置太密，可粘贴示温蜡片或用温度计及早测出温升，改善电容器所在场合的通风条件，可增大电容器间的散热间隙。

频繁切合，使电容器反复涌流作用，应减小通断次数，在线路停止使用时切断电容器。

长期过电压运行，造成过载。应更换电压较高的电容器。

高次谐波电流影响，应加装串联电抗器。

触头螺栓松动，应在停电时紧固螺栓。

电介质老化，损耗增大，应停止使用并进行更换。

内部部分串联组被击穿使电容量增大，应更换电容器。