一起35 kV电力电容器爆炸的事故分析

王 威，徐 楠，程胜建，李 宁，钱 经，周录波

(1.国网上海市电力公司检修公司，上海 200063；2.国网西藏有限电力公司检修公司，拉萨 850000)

一起35kV电力电容器爆炸的事故分析

王 威1，徐 楠1，程胜建2，李 宁1，钱 经1，周录波1

(1.国网上海市电力公司检修公司，上海 200063；2.国网西藏有限电力公司检修公司，拉萨 850000)

电力电容器在变电站中主要起到无功补偿、调节电网电压等作用，其运行状态影响着整个电网的安全。以上海电网最近一起35 kV电力电容器在投运过程中发生爆炸的事故为例，分析了该事故发生的原因，并利用MATLAB软件模拟了事故发生的经过，模拟结果证实了事故发生的原因。通过对此次事故原因的总结，为日后电力电容器设备的安装、检修和维护提供参考。

电力电容器；爆炸；接地；事故分析

近年来，随着电网规模的扩大，电力电容器投运越来越多，由于技术或其他原因，电力电容器事故偶有发生，严重时甚至会发生爆炸等事故，严重影响了电网的安全运行[1-4]。本文以上海电网最近发生的一起电力电容器在投运过程中发生的爆炸事故为例，分析该事故发生的原因，可为日后电力电容器设备的检修维护提供参考。

1 事故经过

上海三林站为500、220 kV电压等级受控开关站，其集控站为杨高中心站。原来未配主变压器，两个电压等级间没有电气联系。在本期主变压器扩建工程中新增1号、3号两台500 kV，主变压器低压侧均为35 kV电压等级回路，本期建设了2组60 Mvar容量的35 kV并联电容器和4组60 Mvar容量的35 kV并联电抗器组。35 kV采用单母线单元接线，设总断路器。

2016年6月15日，上海500 kV三林站主变压器扩建工程进行1号主变压器启动。1号主变压器启动试验分4个阶段。

(1) 三林变1号主变压器220 kV开关投切空载1号主变，相关核相和保护校验；

(2) 三林变5012开关投切空载1号主变压器，相关核相和保护校验；

(3) 三林变5011开关投切1号空载主变压器，相关保护校验，1号主变压器1号、2号低抗，3号电容器投切试验；

(4) 1号主变压器合环，保护复校。

事故发生在启动试验的第三阶段，当运行人员遥控合上1号主变压器3号电容器313开关，3号电容器本体突然发生爆炸，电容器本体发生起火事故。

2 事故后果

经现场检查，在电容器组的左侧上下两个桥臂的电容器中，其上桥臂上部的两个并联电容器烧毁最严重，电容器小瓷套与部分外壳炸裂，表明是该部分电容器先击穿起火。

电气试验人员对剩余未爆炸的电容器逐个进行电容器测量等试验，试验数据表明剩余未爆炸电容器未受到损伤，符合再次投运条件。

3 事故原因分析

发生事故的1号主变压器35 kV 3号电容器组为上海思源电力电容器有限公司产品，电容器产品型号为BAM11/2-500-1W，额定电压11/2 kV。每相电容器组由4个桥臂共40只电容器组成，每个桥臂由10只电容器组成2串╳(2并+3并)臂，如图1所示。图1中，虚线框表示电容器支架。

图1 电容器组单相接线原理图

在实际设计中，虚线框代表的电容器支架不仅起到支撑电容器和支撑放电电压互感器的作用，而且还起到与电容器等电位点等电位连接的作用，如图2所示。放置在电容器支架上的放电电压互感器外壳也需要与电容器支架等电位连接，如图3所示。

图2 放电电压互感器与电容器支架等电位

图3 放电电压互感器外壳与电容器支架等电位

但在事故发生后对现场电容器组进行检查发现，每相电容器组的放电电压互感器外壳不仅与电容器支架等电位连接，还经过黄绿接地线直接与变电站接地网连接(见图4)。

图4 放电压变外壳直接接地

该接线方式下，电容器等电位点、电容器支架、放电电压互感器外壳和接地网直接连在一起，形成 “电容器等电位点—电容器支架-放电压变外壳—接地网”的通路，如图5所示。

图5 事故时的单相电容器原理图

因此，发生事故时单相电容器组的4个桥臂中的上部2个并联电容器的低压端直接接地。当合上电容器开关时，本当施加在整组电容器组上的相电压却被电容器组左右上桥臂中的上部两个并联电容器直接承受，此时该电容器承受接近4倍的额定电压。

4 事故建模仿真

利用MATLAB软件建立1号主变压器3号电容器组发生事故时的仿真模型如图6和图7所示。电容器产品型号为BAM11/2-500-1W，额定电压为11/2 kV，电抗器型号为CKK-1000/35-5，电抗为5Ω。

图6 三林站1号主变3号电容器组模型

图7 桥臂模型

仿真结果如图8所示，正常运行情况下，每个桥臂中的上部双并联电容器和三并联电容器的运行压降均为5.5 kV左右。故障时双并联电容器的运行压降达到22 kV左右，是正常运行情况下的4倍，而三并联电容器的压降升高至9.5 kV左右，是正常情况下的1.7倍。因此，双并联电容器因过电压发生爆炸而三并联电容器未发生爆炸。

图8 仿真结果

5 事故总结

(1)此次电容器爆炸事故发生的原因为，并联在电容器组桥臂两端的放电电压互感器外壳经连接线直接接地，造成电容器组左右上桥臂中的上部两个并联电容器在投切时直接承受相电压，其电压值接近该电容器额定电压的4倍，引起过电压击穿起火事故。

(2)在实际设计中，电容器支架不仅起到支撑电容器组的作用，通常还起到等电位的作用。电容器组根据桥臂接线方式，每串桥臂上通常具有21.0、15.5、10.5、5.5 kV几个不同的对地电位点。对于支架而言，若支架设计成直接接地的形式，则其与电容器组4个电位点间压差分别为21.0、15.5、10.5和5.5 kV。显然如此设计将增大支架与20.2 kV和15.5 kV电位点间的绝缘距离要求。当支架与10.5 kV等电位连接时，与4个等电位点间的绝缘要求分别为10.5、5.5、0、5.5 kV，最大绝缘距离要求降低为10.5 kV。因此，实际生产时只需绝缘瓷瓶满足10.5 kV的绝缘要求即可，从而大大降低了支架支持瓷瓶和电容器瓷瓶的绝缘要求。

(3)三林站1号主变压器3号电容器事故属于技术管理层面原因，属于可控因素。电容器安装施工人员未真正弄清该组电容器的接线原理，未考虑现场实际布置方式而仅仅简单参照设备表面的标记进行接线，是导致本次事故的根本原因。因此，对于此类可控因素，应加强电气设备安装人员的技术培训，提升理论知识水平，将理论知识水平与现场技术相结合，从根本上杜绝事故隐患。

6 结语

电力电容器是电力系统中的重要电气设备之一，从上海电网最近一起电力电容器在投运过程中发生的爆炸事故为例，分析了事故发生的原因，并利用MATLAB软件模拟了事故发生的经过，模拟结果证实了事故发生的原因。通过对事故原因的总结，为日后电力电容器设备的安装、检修和维护提供参考。

[1] 房金兰．我国电力电容器技术的发展[J]．电力电容器与无功补偿，2010，31(1)：1-4.

FANG Jinlan．Development of power capacitor technology in China[J]．Power Capacitor & Reactive Power Compensation， 2010，31(1)：1-4.

[2]续利华．电力电容器常见故障的原因分析及相应处理[J]．电力学报，2001，16(02)：97-101.

XU Lihua．The causal analysis and corresponding disposal of electric power capacitor constant faults[J]．Journal of Electric Power，20011，6(02)：97-101.

[3]吴杰，刘晓芹．电力电容器暂时过电压事故分析[J]．电力电容器，2003(04)：18-19.

WU Jie，LIU Xiaoqin．Analysis of temporary over voltage caused by shunt capacitors[J]．Power Capacitor，2003(04)：18-19.

[4]侯杰，谢远伟．电力电容器损坏原因与抑制措施研究[J]．电力电容器与无功补偿，2010，31(5)：1-4.

HOU Jie，XIE Yuanwei．Study on damage causes of power capacitor and preventive measures[J]．Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2010，31(5)：1-4.

AccidentAnalysisofa35kVPowerCapacitorExplosion

WANG wei1, XU Nan1, CHENG Shengjian2, LI Ning1, QIAN Jing1, ZHOU Lubo1

(1. Inspection & Maintenance Company, SMEPC, Shanghai 200063, China;2. Inspection & Maintenance Company, State Grid Tibet Electric Power Co., Ltd., Lhasa 850000, China)

Power capacitor plays an important role in substation reactive power compensation and power grid voltage adjustment, and its running state affects the safety of power grid. Based on the case study of a recent 35 kV power capacitor explosion during operation in Shanghai power grid, this paper analyzes the causes of the accident, and simulates the accident process by using MATLAB software. The simulation results verify the cause of the accident. The summary of the causes of the accident provides reference for the installation, maintenance and repair of power capacitor equipment in the future.

power capacitor; explosion; grounding; accident analysis

10.11973/dlyny201705036

王 威(1987—)，男，硕士，工程师，主要从事变电检修与试验工作。

TM53

A

2095-1256(2017)05-0641-04

2017-08-13

(本文编辑：赵艳粉)