（国网天津市电力公司检修公司 天津 300232）
摘要：针对电容器组成套装置的结构特点，结合多年来实际运行经验以及现场故障实例，分析了该故障类型特点，阐述了具体原因，并提出相关预防措施。
关键词：电容器组成套装置；故障诊断；过电压；分析；预防措施
0引言
随着经济社会的不断发展，用电量水平的不断攀升，非线性负荷不断增加，无功、谐波、电压波动以及三相不平衡等电能质量问题逐渐突出。因此，加快改善电能质量，对于确保电网稳定和电气设备的安全可靠运行具有重要意义。电容器组成套无功补偿装置由于其可提高功率因数、减少损耗以及较好地改善电能质量等优点，使其已在众多变电站内广泛应用。一般情况下，电容器组成套装置主要由电容器，电抗器，避雷器，放电线圈，隔离刀闸等组成。但在实际运行中，电容器组成套装置常会因多种原因导致故障、停运甚至事故，故本文结合一起现场故障实例，从多种角度出发来具体分析故障原因，并提出预防措施。
1 故障基本情况
1.1故障描述
13：25左右，10kV-43-44-46母线频繁接地；
13：27分左右2063电容器成套装置内放电线圈故障，A、C相连接线断开；
13：29分左右，电抗器故障；
13：41火灾报警动作；
13：42分左右，544线路过流I段跳闸；
14：07分左右，10kV电压互感器24-93 PT开关柜内C相熔断器熔断，母线电压发生波动，2063电容器发生低压保护动作，2063电容器开关柜机构故障，不能分闸，造成2063分闸线圈和2063保护装置电源板烧毁，保护通讯中断，致使2063各种保护不起作用；
14：37分左右，运维人员接调度令通过停母线的方法将2063电容器断路器断开，做好安全措施后，检修人员对电容器室灭火，恢复母线供电。
1.2故障设备基本情况
1.2.1故障设备所属变电站一次接线图
该110kV变电站10kV系统为经消弧线圈接地系统，1#主变通过2022、2021带44、45母线运行，544间隔在44母线运行，544间隔出线为全电缆线路，2064电容器未投运，2063电容器在45母线运行。
1.2.2 2063间隔一次设备技术参数
2063电容器成套装置于2003年投运，2012年更换电容器，具体设备参数如下：
2 故障诊断与原因分析
2.1故障诊断与检查
2015年12月2日13：25左右，544线路发生B相电缆中间接头接地故障，13：42分左右，544线路过流I段跳闸故障，说明B相电缆中间接头故障已由单相接地故障转变为相间故障，如图2-1所示为B相电缆中间接头现场情况：
2.2故障原因分析
2.2.1电缆中间接头故障分析
544线在B相电缆中间接头处发生间歇电弧接地故障（高阻接地故障），初步分析是由于在电缆中间接头施工质量把控不严，在安装过程中存在水分、导电微粒的入侵，从而在中间接头留下了潜伏性的缺陷，在运行过程中发生局部放电，长期作用下最终导致绝缘击穿。
2.2.2过电压分析
当电缆中间接头发生高阻接地故障时，接地电弧难以自动熄灭，其表现为接地电流过零点时电弧暂时性熄灭，然而这种电流还不至于形成稳定的电弧，随后在故障点恢复电压的作用下，又重新出现电弧，即发生电弧重燃，在整个系统中产生了较大的电弧接地过电压，且这种过电压的高频分量较多。
过电压产生的机理如下图所示，当A相发生单相对地短路时，BC相电压会上升到-1.5pu，同时产生高频震荡，高频震荡的幅值会高达-2.5pu，由于电缆的电容较大，充入的电荷量会比较大，因此会产生较大的容性电流。在电弧过零熄灭之后，如果产生第二次重燃，理论上的过电压最高值可能高达-3.5pu。
2.2.3 2063电容器间隔故障分析
通过对该110kV变电站2063间隔检查分析来看，放电线圈及电抗器均未找到过电压造成的相间或相对地的放电通道，但放电线圈接地线外皮已经完全烧熔，初步判断2063间隔放电线圈及电抗器故障主要是由于电弧接地过电压导致设备长时间存在过电流，设备温度过高，最终导致放电线圈套管爆裂、电抗器自燃。
放电线圈和电抗器的伏安特性曲线如图2-8所示，在正常工作下流过放电线圈和电抗器的线圈较小，但是铁心存在着饱和现象，当工作电压超出铁心饱和点之后，流过线圈和电抗器的电流值会迅速上升，如果电弧时间较长无法熄灭的话，线圈和电抗器将会很快烧掉。由于两个设备的铁心饱和程度不一样，先进入饱和状态的设备电流会大得多，会先烧坏，另一个随后也会烧坏。
2.2.4 2063间隔开关
断路器机构故障，不能分闸，造成2063分闸线圈和2063保护装置电源板烧毁，但此问题并非造成2063电容器间隔故障的原因，因此并未对此进行针对性的分析工作。
3 预防措施
（1）在电缆中间接头制作过程中，应加强施工工艺管理，严格按照安装说明书进行操作，对于电缆中间接头制作中的关键工序，应由有资质、经验丰富的人员担当，并建立规范接头制作、验收及故障追溯机制；
（2）变电站经消弧线圈接地后，由于线路发生接地时，经消弧线圈补偿后的残流很小（残流流经零序CT的电流），造成接地选线不准确，所以建议为了提高接地选线的准确率，当系统进行消弧线圈改造后，同时将传统的接地选线改造为经消弧线圈并联电阻选线方式的接地选线装置；
（3）对变电站运行设备进行实时监控画面巡视，以便能及时发现设备隐患和缺陷，及时处理，避免故障扩大化。电缆线路发生其他故障的可能性较小，最容易在接头出发生故障，故障从隐性故障到显性故障需要一定的时间，在发展过程中会释放出一定的特征信息，加强对电缆接头的故障发展过程的监控可有效地防止故障的产生与扩大。
（4）自动调谐消弧线圈每年应根据实际测量的系统电容电流对其自动调谐功能的准确性进行校核，并出具校核报告存档。
4 结束语
电容器组成套装置在运行过程中出现故障的情况时有发生，为保证设备的安全可靠，确保电网的安全运行，应加强站内设备的状态监测工作，按规范执行操作。同时，对于设备的质量，应做好工艺管控，严格把关。
参考文献
[1]邹振球.高压电容器组成套装置运行故障的分析.黑龙江科技信息, 2016.
[2] GB 50227—2008.并联电容器设计规范[S].
[3]王合贞.高压并联电容器无功补偿实用技术[M]．北京：中国电力出版社，2006.
作者简介
李杰华（1986-），男，国网天津市电力公司检修公司工程师，从事高压试验及状态监测工作。
论文作者:李杰华,孟艳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：故障论文; 电容器论文; 过电压论文; 线圈论文; 电弧论文; 母线论文; 电缆论文; 《电力设备》2017年第4期论文;