干式自愈式高压并联电容器的事故分析及防范对策

引言：作为电力系统无功补偿的重要设备，干式自愈式高压并联电容器对于改善电压质量、提高功率因数、降低线损等方面发挥着举足轻重的作用。虽然近年来随着生产工艺和介质材料的不断改进， 干式自愈式高压并联电容器的可靠性有了较大的提高，但仍然不断发生各种事故。究其原因，除了产品自身的质量原因，设备参数配置不的合理、运行中操作过电压等都是导致干式自愈式高压并联电容器发生事故的直接原因，因此本文將以一起典型的干式自愈式高压并联电容器为例，对如何防范此类事故的再次发生提出一些参考建议。

一、干式自愈式高压并联电容器的概述

1.1 干式自愈式高压并联电容器的工作原理

干式自愈式高压并联电容器所用元件为自愈式电容器元件，其介质为单层聚丙烯膜，表面蒸镀了一层很薄（低于1/100um）的金属作为导电电机。当施加电压时聚丙烯膜电弱点被击穿，击穿电流将穿过击穿点。由于导电的金属化镀层的电流密度急剧增大，并使金属化层产生高热，使击穿点周围的金属导体迅速蒸发逸散，形成金属镀层空白区，击穿点自动恢复绝缘。介质膜产生一个非常小的孔洞，直径约几微米，自愈过程消失的金属化镀层面积直径约几毫米。

1.2 干式自愈式高压并联电容器的运行要求

（1）注意运行电压

干式自愈式高压并联电容器额定电压一般取系统额定电压的1.1倍，如果电容器串联了限制谐波放大作用的电抗器（电抗率在6%及以上），由于串联电抗器的作用会造成干式自愈式高压并联电容器运行电压高于母线运行电压。干式自愈式高压并联电容器过电压能力比较差，在1.1倍额定电压每天运行不得超过12h，这种情况下可以选择高一级额定电压产品（如1.2倍系统额定电压产品）。

（2）限制合闸涌流

干式自愈式高压并联电容器的元件采用端部喷金，喷金部位导电能力比较差，研究结果表明高幅值多次冲击容易造成端部接触质量降低，喷金脱落。因此干式自愈式高压并联电容器应采用并联电抗器来限制合闸涌流，不考虑限制谐波放大时，串联1%的电抗器就可以。

（3）夏季通风散热的强化

温度对干式自愈式高压并联电容器的寿命影响很大，干式自愈式高压并联电容器在城市中一般安装于比较狭小的空间，散热和通风条件都比较差，夏季高温季节要特别重视电容器室的通风，必要时可以选择高一级温度类别的产品。

二、一起典型的干式自愈式高压并联电容器事故

2.1 事故的描述

2010年1月15日，南京某公司35kV变电站内10kV干式自愈式高压并联电容器发生爆炸，导致电容器被烧毁。该35kV变电所有人值班，所烧毁的干式自愈式高压并联电容器于2000年12月投运，当日值班人员在14：30分左右听到放电声就立即进行排查，结果发现10kV干式自愈式高压并联电容器冒烟。此后值班人员立即拉开电容器116开关，拉开开关时电流指示约为120A，保护未动作，由于烧毁的10kV干式自愈式高压并联电容器室为独立房间，因此电容器的爆炸没有对10kV高压开关室造成影响。

2.2 事故的原因分析

南京某公司35kV变电站于1987年正式送电，此次爆炸所使用的干式自愈式高压并联电容器是2000年投运并经过技术改造的，该电容器由***电容器厂制造，型号为：TBB（SH）10-2400/400-B1，额定电流：126A，接线方式：Y-Y，出厂日期：1999年10月。该干式自愈式高压并联电容器保护有：速断，定值590A；过流，定值210A；过电压，定值120V；低电压，定值66V；差流，定值8A；CT变比，200/5A。

发生爆炸时，该干式自愈式高压并联电容器116开关没有跳闸动作，该保护于2009年4月校验，现场检测116开关均能在定值内正确动作。为了准确分析导致干式自愈式高压并联电容器发生爆炸的原因，技术人员认真查找相关资料和请教其他技术人员，最后认为导致此次爆炸事故发生的原因为：自愈式高压并联电容器的元件是多串段构成，元件的某一段失效并不会引起大的电流变化，当发生故障时故障点周围的金属层将被蒸发，故障点的等效电阻取决于炭化通道和弧道电阻，可以从几十到数千Ω，故障点的电流值远小于非自愈式击穿点的电流，故障电流很有可能不被发现而造成事故。在多串段元件某一段失效的情况下，无论是过度过程电流、电压还是稳态电流、电压变化都不大，很难判断元件是否处于故障状态。

2.3 事故的防范对策

在认真分析此次干式自愈式高压并联电容器爆炸发生原因的基础上，技术人员认为，要避免此类爆炸事故的再次发生，必须重点做好如下方面的工作：

第一，用电检查人员应认真做好高压电容器投运前的设备验收，设备必须经过型式试验和省级以上技术鉴定，验收检查时特别注意接线的正确性和保护熔丝的布置方式。

第二，客户变电站电气值班人员应对高压电容器加强运行监视，严格控制电容器的运行电压和电流，防止电容器出现超过最高允许电压、允许过电流运行。

第三，客户变电站电气值班人员应对电容器室的散热和通风条件进行检查，确保电容器室保持良好的通风条件。变电所可以在电容器室内安装排风设备，留设进风口和出风口，确保室内通风良好，防止室内温度过高而影响高压电容器的正常使用和寿命。

第四，客户变电所运维人员要认真检查高压电容器的连接处是否牢固，一旦出现松动现象要立即处理；强化高压电容器的检查和维护，利用红外测温仪等先进设备对电容器、连接点等处的温度进行测量，避免因熔断器过热而造成误动。

第五，客户变电所电气值班人员一旦发现高压电容器发生爆炸事故，要立即切断高压电容器和电网的连接。通常高压电容器内，每个电容元件上都串有一个熔丝来作为高压电容器的内部短路保护。某些高压电容器设有放电电阻，当高压电容器和电网断开后，通过放电电阻放电，通常在10min后高压电容器的残压就可以降低到75kV以下。

第六，按有关资料显示，在2000年左右由于电容器制造厂家的制造水平和产品质量等原因，市场上此类电容器产品合格率不高，根据江苏省电力公司苏电生[2000]48号文“关于慎用干式自愈式高压并联电容器的通知”精神，请客户认真吸取事故教训，抓紧整改。同时要求用电检查员对其他客户开展排查和此类隐患治理。

第七，督促客户加强电容器的巡视和检查，重视电容器渗漏油、鼓肚、熔丝熔断、爆裂等隐患缺陷处理，避免电容器带伤运行，有问题尽早整改，防范事故发生。以漏油事故为例，其处理方法如下：采用正确的搬运方法，认真进行检查，一旦发现裂纹要立即更换设备；加强对高压电容器的巡视和检查，发现油漆剥落要及时修补；运行过程中，重视高压电容器温度的调节。

三、小结

干式自愈式高压并联电容器作为电力系统的无功电源之一，能够有效提高电网的功率因素，因此其安全和可靠运行是电网提供经济且优质电能的重要保障。本文以一起典型的干式自愈式高压并联电容器爆炸事故为例，对事故发生的原因进行了深入探讨，并针对性提出了几点预防此类事故再次发生的建议，以期为促进干式自愈式高压并联电容器的稳定运行，提供一些有益的参考和借鉴。

参考文献

[1]芮静康.常见电气故障诊断与维修[M].机械工业出版社，2010.

[2]谭渡渡，谭晓天.10kV并联电容器电压保护二次回路接线分析比较[J].湖南电力，2003，23（6）.

（作者单位：江苏省电力公司南京供电公司）

作者简介

吴芳柱（1981年10月），男，本科，江苏南京人，工程师，研究方向为电力系统电气自动化及供用电技术。