电容器组的维护和保养

周 伟，张宏阁

（河南工业职业技术学院，河南南阳473009）

1 电容器组的日常运行维护

1.1 电容器运行中允许的过电压

电容器的无功功率、损耗和发热都与运行电压的平方成正比，长时间过电压运行，会导致电容器温度过高，使绝缘介质加速老化而缩短寿命甚至损坏，但是温度升高需要时间积累热量。而运行过程中，由于倒闸、电压调整、负荷变化等因素可能引起电力系统波动，产生过电压，有些过电压幅值虽然较高，但作用时间短，对于电容器影响不大，但不能超过一定时间限度。

（1）运行电压对电容器的影响。电容器的无功功率与电压的平方成正比，因此电压变动时对电容器会有影响。此外，运行电压升高，会使电容器温度增加，寿命缩短，电压过高会造成电容器损坏。

（2）电压波形畸变和升高对电容器的影响。在配电网中由于整流负荷等影响，常使部分网络中高次谐波电流增加，并使受端母线电压波形畸变。并联电容器使母线电压高次谐波成分增加，高次谐波的存在将使容抗下降，产生较大的高次谐波电流，从而使电容器组产生严重过电流。

1.2 电容器运行中允许的过电流

电容器的过电流，除了因过电压引起的工频过电流外，还有电网高次谐波电压引起的过电流。因此。设计电容器的允许过电流的限额比过电压高。电容器允许长期运行的过电流倍数为1.3，即可超出额定电流30%长期运行。其中的10%为允许工频过电流；20%为留给高次谐波电压引起的过电流。

谐波的限制通常采用裂相整流的方法（如变12 相为36 相整流），或者采用在电容器回来串联小电抗器的方法。

1.3 电容器运行温度

电容器运行温度是保证电容器安全运行和达到正常使用寿命的重要条件之一。

电容器的绝缘介质依照材料和浸渍的不同，都有规定的最高允许温度。此外，温度过低也同样对电容器不利，低温会使电容器介质游离，电压下降，甚至可能凝固，如果此时投入运行，因中心温度升高快，体积膨胀可能开裂。但是如果在严寒季节退出运行，则可能使内部产生真空。故对YL 型电容器规定－25°～40℃的范围。

1.4 电容器的其他维护

电容器是静止和全密封的电气设备，日常的维护工作量较少。电容器应定期停电检查，每个季度至少一次，主要检查以下几方面。

检查电容器壳体、瓷套管、安装支架等部位是否有积灰或者有污物存在，并进行认真清扫，以防产生静电导致短路。运行一段时间后，考虑到热胀冷缩，应定期停运检查各连接点的螺丝，检查时应特别注意各连接点的连接是否松动，若发现应逐一紧固。

必须定期仔细检查电容器套管及支持绝缘子有无裂纹及放电迹象。

每月对电容器熔断器的熔体进行一次检查，若发现烧坏，应立即更换，熔体的规格应根据电容器电流大小确定。更换电容器熔断器的熔体前，应对电容器放电。如果发现某个熔体经常熔断，应重点检查与其连接的电容器并及时处理。在一年内要测量电容器的损耗角正切值2－3 次，目的是检查电容器投入运行的可靠性，每次测量都应在额定电压下或近于额定值的条件下进行。

每两年做一次预防性试验，主要测量绝缘电阻、电容值，不合格的应退出运行。其交流耐压值必须按电容器的额定电压等级确定，直流耐压试验值为交流耐压值的2 倍。

定期检查仪表指示是否正常。

对于户外运行的电容器组，其运行环境比较恶劣。因此，应定期对锈蚀处及时除锈补漆。

电容器的外壳必须有良好的接地。

2 密集型电容器日常运行维护

由于是户外运行，其运行环境比较恶劣。因此，应该定期进行清除污垢，并对锈蚀及时除锈补漆。

装置投运期间，应定期检查。无人值班变电所至少每周一次。若发现桩头发热，电容器壳箱膨胀，应停止使用，待查明原因并处理后方可继续投入。

电容器自回路断开后，为防止操作过电压等原因引起电容器损坏，一般都要求大于5min 后再进行下一次操作，强调一分钟内不得重新投入。

定期进行预防性试验工作，其周期可定为两年一次，结合防雷预试一并进行。

密集型电容器的机械连接部位全部采用焊接，其维护工作量少，无需像变压器一样定期吊芯检查。

日常巡视中，如果发现电容器呼吸器内的硅胶已变色，表示已失去吸湿能力，应立即更换，更换时还要测定绝缘油的击穿电压，且呼吸器中的油位应保持一定的高度，防止空气直接进入箱体。

要求油位在规定的标尺内，呼吸器中的油杯必须经常保持有油。油标油位应高于电容器引线桩头，否则应补充合格的绝缘油，要防止空气直接进入箱体，特别是冬夏两季。如果发现漏油，要及时处理。补充进去的绝缘油要与原箱体内油标号一致，否则要做混油试验。

定期进行预防性试验工作，其周期可定为两年一次。

密集型电容器在日常运行操作过程中，由于电容器是储能元件，在进行操作过程中的充放电都存在一个较长的暂态过程，如果因熔断器连续操作而多次充放电，就有可能产生操作过电压而损坏电容器。因此，不应该连续操作熔断器对电容器进行放电。对于每一次操作之后，不论断路器操作成功与否，都应间隔一定的时间（一般大于5min）才能进行下一次操作。

3 影响电力电容器的安全运行的因素

电容器是静止设备，但是由于制造技术和质量问题或运行维护不当，也会出现异常现象和事故，同时，它属于储能元件，在电力系统中受过渡过程的影响，以及它与感性元件的相互作用在一定条件下产生谐振，造成投切操作及运行中的一些不利因素。

安装、接线不符合安全要求。电容器的额定电压要与所接电网电压相符，安装电容柜的室内，应无腐蚀性气体及水蒸气，不受雨、雷、尘土侵袭，没有剧烈振动、冲击、爆炸、易燃等危险。电容器要有良好的通风环境，应避免日光直接照射柜体。

电容器制造质量不良。由于材料和制造工艺与标准有差距，造成隐患，必然影响电容器运行的安全。例如，电容器内部元件被击穿引起爆炸，因此生产厂家一定要选用高质量的材料和规范的制作工艺来制造电容器。

环境温度的影响。电容器的运行温度是主要的监视项目，温度不超过允许范围是保证电容器安全运行和预定使用年限的主要条件。

4 电力电容器性能简易判断方法

4.1 外部观察听诊法

如果发现电容器外壳变形，有膨胀鼓肚现象，则说明电容器内部的绝缘电介质或电极有损坏，应立即退出运行并更换新品。

如果发现电容器高压瓷瓶闪络炸裂或已出现喷油、溢出内部绝缘介质等现象，应判断为电容器损毁，立即退出运行并更换新品。

电容器运行时，不应该有任何响声。例如，听到有异常“噼”、“啪”放电声或“嗡嗡”沉闷响声，说明电容器内部必有故障，应立即停运，做进一步检查处理或更换新品。

4.2 绝缘摇表测试法

将待测电容器放电并拆开电容器的外部连线，选用与电容器工作电压相当的电压等级的兆欧表（一般规定：1000V 以下用500V 或1000V，1000V 以上的使用1000V 或2500V 兆欧表）。摇测时应戴绝缘手套或站在绝缘体上，按约120r／min的转速保持匀速，再将测试线或测电笔可靠接触到电容器被测导体，并保持摇表按120r／min 的转速匀速30－60s，读取数据后，迅速将测试线（笔）离开被测试品切断电路，然后才降低和终止摇表摇把的转动，以免被测电容器的剩余电荷损坏摇表。

如果兆欧表摇测时表针从零开始，逐渐增大至一定数值并趋于平稳，摇测后电容器短路时有放电的清脆响声和火花，说明电容器充放电性能良好，只要绝缘不低于规定值，即可判断该电容器为合格，可放心投入运行。

如果兆欧表有一些读数，但短路时却没有放电火花，则表示电极板和接线柱之间的连接导线已断裂，必须退出运行或更换新品。

如果兆欧表停在零位，则表明电容器已经击穿损坏，不得再次使用。

5 高次谐波的危害

当电容器工作于含有“谐波源”的电网上时，对于n 次谐波而言，电容器的容抗将是基波时的1／n。因此，谐波对于电容器工作电流的影响是很大的。例如，就5 次谐波而言，如果其无功功率为基波的6%，那么它所引起的电压就仅为基波额定电压的，而它所提供的电流却高达基波电流的5×6%＝30%。高次谐波电流极容易使电容器击穿引起相间短路。考虑到谐波的存在，故规定电容器的工作电流不得超过额定电流的1.3 倍。必要时，应在电容器上串联适当的感性阻抗，以限制谐波电流。

谐波能导致系统运行电流、电压正弦波畸变，加速电容器绝缘介质老化，降低电容器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，最容易使电容器过负荷、过热、振动甚至损坏。

对电容器来讲，一般不存在偶次倍数的谐波。此外，中性点不接地星形连接的电容器组的相电压中，都不包括3 次及其整数倍的谐波。因此，主要考虑5、7、11、13 等次谐波的影响。在这些高次谐波中，以5 次谐波最为显著。

对于系统中有谐波源，而且影响到电容器安全运行时，首先应对谐波源采取相应措施以降低高次谐波分量。抑制高次谐波的方法很多。例如，增加整流器的相数，限制大型整流器在电网中的连接容量以及采用调谐电抗器、微电感电阻和滤波电容器等专用高次谐波滤波装置等。其次应考虑由于系统电压中谐波的存在，采用何种措施才能限制谐波的放大。目前，为了保护用于无功补偿的并联电容器，最有效的方法是在电容器回路中串联电抗器。

电抗器与电容器是一组设备的两个部分，串联的电抗器和电容器都应具有一定的过载能力。只要谐波电流和电压在不超过允许值的范围内，电抗器和电容器就能够安全可靠地运行。

电网中的高次谐波源主要来自非线性负载，如电网中的晶闸管镇流装置、变压器铁芯非线性饱和以及电弧炉变频器等。高次谐波对电容器的危害甚大，首先使电容器过流、发热、增加损耗，导致介质绝缘性能下降，最后造成内部击穿。同时可能形成电流谐振，一旦产生电流谐振，将使大批电容器过流、熔断器熔断或发生爆炸事故。防止高次谐波对电容器的危害，可提高电容器组的额定工作电压，以提高电容器的绝缘介质强度。例如，将额定电压500V 的电容器用在400V 的电源上。

6 电容器的过电流和过负载

6.1 电容器的过电流

电容器在以下几种情况下可能出现过电流。

电容器组投入电力网时产生合闸浪涌电流。一般合闸浪涌电流为正常电流幅值的6－8 倍，极容易损坏电容器及投切开关。因此应尽量选用电容器专用的投切开关，并应在电容器组中串联电抗器。

运行电压升高使电容器过流。由于电容器的无功功率与运行电压的平方成正比，因此电压升高，无功电流也增大，其后果是使电容器温度升高。

电源电压波形畸变正常电容器过流。在电力系统中，由于大功率晶闸管镇流器的广泛应用，电解工艺变压器铁芯的饱和等，都会使电源电压的波形发生畸变。凡是非正弦波电压，均可分解为基波和各种倍频的高次谐波。由于容抗与频率成反比，谐波次数越高，对该次谐波电压变形出的容抗越小，该次谐波电流就越大。由此可知，某次谐波电流所造成电流变形畸变，远比电源波形的畸变严重。尤其当并联电容器补偿装置的电容器与输电线和变压器的电感形成振荡回路时，还可能出现电流谐振，该谐振将使电容器严重过负荷，造成熔断器熔断，使电容无法投入。

6.2 电容器过负荷

电容器在使用过程中要防止过负荷，引起电容器过负荷的原因主要有以下几个方面：①实际运行电压高于电容器额定电压；②谐波电压引起的过电压；③电容器容量的正偏差。

引起第一种过负荷的原因是电容器的无功功率为：

可见，电容器无功功率与电压的平方成正比，运行电压太高，将使电容器无功功率大大增加，并使电容器温度升高，严重时使电容器发生热击穿。防止措施是降低连接电容器的母线电压。若电压波动幅度较大，可装设电压自动投切电容器装置。引起第二种过负荷的原因是电路中的非正弦电压和非线性元件造成的。非线性元件一般是指镇流器、电弧炉、铁芯线圈等。负载在非正弦电压作用下将产生非正弦电流。而高次谐波使总电流比基波电流的有效值增加，也使平均功率增加。防止措施是在电容器回路中串联电抗器，它还具有限制投切涌流的作用。若电容器安装运行的电压并不高，但电容器过电流严重，则需考虑供电网络高次谐波的影响。

以上综合分析了电力电容器的运行维护及保养方法等。在实际应用中，应全面综合考虑多种因素的影响，为电容器提供必要的运行条件，尽可能减少电容器存在的不安全因素。这样，电容器就能够正常稳定地工作。

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