（云南电网有限责任公司昆明供电局 云南省昆明市 650011）
摘要：电容器是变电站无功补偿重要装置，本文从某变电站一起35kV电容器“群爆”入手，根据现场发生现场记录和录波数据，根据呈现的特征，分析引起这次“群爆”事件根本原因，并通过本次电容器事件进行分析研究，提出防范电容器发生“群爆”一些建议和措施，对于今后电容器及电抗器设计、选型、运维和检修提供良好借鉴意义。
关键词：电容器；“群爆”；谐波；电抗器；防范措施
0 引言
并联电容器补偿电网的无功功率是提高电压质量的重要措施，但由于在运行管理中技术防护措施不当，很可能造成电容器损坏，甚至发生“群爆”，威胁着电网安全稳定运行。本文就是通过昆明供电局一组35kV并联电容器组“群爆”进行分析，对引起电容器组“群爆”原因进行分析，最终得出谐波对于电容器产生影响。
1“群爆”事件简介：
2016年03月24日15时42分XX变电站35kV1号电容器组371断路器保护过流Ⅰ段，不平衡电流保护动作跳闸，现场检查35kV1号电容器组A、C相各有一只电容器瓷瓶爆裂，所有保险全部熔断。
2 引起电容器“群爆”原因分析：
2.1常见电容器“群爆”原因：
1.熔断器熔断后，尾线不能与保险管可靠脱离，当某一熔断器熔断后，尾线不能与保护管脱离，熔断器承受较高残余电压，在此电压作用下，沿保险管表面将可能产生放电而造成其烧损，同时引起与之并联其他电容器产生高频放电电流，造成严重过流引起熔断器“群爆”。同时熔断器熔断过程中，不能及时的对熔丝进行灭弧，容易造成电容器因过电压、过电流鼓肚、爆炸、损坏，根据现场检查72只熔断器全部熔断，未发现有熔断器未可靠脱离造成放电现象。
2.熔断器额定电流选择过小，运行中有些电容器工作电流可达到额定电流1.4倍，容易造成电容器“群爆”。查阅该熔断器熔断电流可知1号电容器采用熔断器额定电流为28A。根据GB3983-85《并联电容器》标准规定：熔断器额定电流和电容器额定电流之比为1.5-1.6。 该站1号电容器组额定电流为18.2，该组电容器熔断器额定电流和电容器额定电流比值1.54满足要求，排除熔断器熔断电流过小导致。
3.熔断器开断性能不良。熔断器开断性能不良容易发生重燃，相当于许多并联运行电容器组一组切断后又重新投入，引起与之并联运行的电容器对其放电，此放电电流超过熔断器抗涌流能力，引起“群爆”，查询该型号熔断器并未发生过重燃及开断不良记录，现场检查未发现存在熔断器重燃情况。
4.谐波引起“群爆”。当n次谐波进入电容器回路，使得电容器回路的电流剧增，造成电容器过负荷。当过负荷时间超过熔断器的延迟时间，造成熔断器成批熔断，引起“群爆”。
2.2谐波引起“群爆”分析
图6故障发生前35kVⅠ段母线电压和35kV电流故障录波图
根据主变故障录波图看，随着谐波增加，约到40ms左右，35kVⅠ母A、C相电压由20kV下降到约13-14kV，B相电压正常，3U0增大到6kV，其中2、3次谐波急剧增大。301A、C相电流由400A，迅速增加1.7kA。约10ms后，A、B、C三相电压均下降到13kV，301A、B、C相电流均增加至2.5kA。约150ms后，1号电容器过流保护动作、不平衡电流动作，1号电容器跳开后，301电流值降到正常190A左右，电流值和电压值均趋于稳定。
由录波图可知在1号电容器故障发生前，110kV母线及35kVⅠ段母线产生较大谐波分量，主要是2、3次谐波为主。由于该站35kV1号电容器 电抗率为5%，主要抑制5次及以上谐波分量，而对于5次及以下谐波分量抑制并不明显，整个电容器阻抗：nXL-XC/n<0,回路呈容性，引起高次谐波现象扩大。
当叠加在电容器基波电压上的谐波电压持续增大，增大了电容器运行电压的有效值和峰值电压，在介质中诱导发生局部放电，加上该变电站1号电容器组运行年限较长，电容器出现老化，持续峰值电压造成电容组绝缘降低，造成A、C相各有一只电容器瓷瓶发生爆炸。 当谐波电流进入电容器时，回路电流急剧增加，从而造成电容器过负荷，当电流超过熔断器额定电流时，其时间超过熔断器延迟时间时，造成熔断器大量熔断。
图6谐波叠加图
据了解该片区存在较多矿企、冶炼用户，挂接较多电弧炉等非线性负荷，运行中产生大量高次谐波，引起电网谐波污染，因此大量谐波是导致这次熔断器“群爆”主谋。
3 谐波与电抗器关系
当有n次谐波时，电容对n次谐波的容抗会降低，系统感抗对n次谐波的电抗会增加。如果综合电抗（nXL- XC /n）>0该回路综合电抗呈感性，能够抑制高次谐波。如果综合电抗（nXL-XC/n）<0该回路综合电抗呈容性，能够扩大高次谐波。如果综合电抗（nXL- XC/n）=0该回路将产生n次谐振，造成电容器过负荷。
由上述公式可得知，要想抑制谐波发生，需满足当谐波为5次及以上时，电抗率应取4.5%-5%。当谐波为3次及以上时，电抗率应采取12%，或者4.5%-5%与12%两种电抗率混装方式，可有效抑制谐波。
当35kV1号电容器组发生群爆时，35kV3号电容器组与其挂在同一段母线却相安无事。主要原因35kV1号电容器组采用西安扬子电气有限责任公司CKGKL-240/35-5电抗器，电抗率为5%。35kV3号电容器组采用西安扬子电气有限责任公司生产的CKGKL-576/35-12型电抗器，电抗率为12%，直接验证了电抗率高低对于谐波抑制作用。
4 防止电容器“群爆”控制措施
1．在运维过程中，针对存在工矿较多非线性负荷变电站应定期开展线路电能质量谐波测试分析，监测谐波分量，存在谐波超标时应研究采取相关措施解决，必要时加装电能质量在线监测装置。
2．在开展设计图审查时应审查串联电抗器电抗率与谐波抑制匹配，在选择电容器组容量和串联电抗器感抗时，应避开谐振并能有效抑制谐波。
3．在选择熔断器选择合适额定电流，应按照《并联电容器》标准选择合适额定电流熔断器。
4．按照国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》第20.2.3.4条的规定，对安装五年以上的户外用外熔断器应及时更换。
5.选型时应选择性能较好熔断器，选择尾线能与保险管可靠脱离熔断器，防止尾线无法可靠脱离造成“群爆”。
6.采取星型接线。防止一旦发生“群爆”时，三角形接线电容器组造成整组熔断，星型接线电容器组可能只造成相关一相熔断。
5 结论
通过该起电容器“群爆”分析可知：
1. 谐波入侵对电容器影响很大，在运维阶段，应加大对谐波监测投入。
2. 电抗率选择对于谐波抑制起到重要作用，在选择电容器组容量和串联电抗器感抗时，应避开谐振并能有效抑制谐波。
3. 熔断器性能及可靠性对于电容器“群爆”发生影响很大，设计时应选择合适性能较好熔断器，在运维阶段应按照能源局反措要求定期开展熔断器大修和技改。
参考文献
[1] 陈化钢电力设备异常运行及事故处理手册
[2] 孔飘红 电容器组群爆的故障分析与运行建议 电力电容器与无功补偿 第31卷 第6期
作者简介
李燕熙（1986年02月），女，昆明，大学本科，助理工程师，变电运行 邮箱：506273394@qq.com电话：15925116467
论文作者:李燕熙,周瑜
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/13
标签：电容器论文; 谐波论文; 熔断器论文; 电抗论文; 电流论文; 电压论文; 抑制论文; 《电力设备》2016年第14期论文;