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摘 要 电力电容器是静止设备,运行维护不当将其导致异常现象和事故。电容器在变电所各种设备中属于可靠性比较薄弱的电器,它比同级电压的其他设备的绝缘较为薄弱,故障机会较多。因此对电力电容器的运行应尽可能地创造良好的条件,并注重电力电容器的监察和安全操作。
关键词电力电容器;安全运行;监察
中图分类号 TM53文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0079-01
1 电力电容器的安全运行环境
1.1使用环境温度和工作环境温度
使用环境温度:电容器周围的环境温度不可太高,也不可太低。如果环境温度太高, 电容器工作时所产生的热量就散不出去;而如果环境温度太高,电容器工作时所产生的热量就散不出去;而如果环境温度太低 电容器内的油就可能会冻结,容易电击穿。
按电容器有关技术条件规定,电容器的工作环境温度一般以0℃为上限。我国大部分地区的气温都在这个温度以下,所以通常不必采用专门的降温设施。
使用工作温度:电容器工作时,其内部介质的温度应低于65℃,最高不得超过 70℃, 否则会引起热击穿,或是引起鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间, 一般为50—60℃,不得超过 60℃。
1.2安全工作电压
电容器对电压十分敏感,因电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器发热严重,电容器绝缘层会加速老化,寿命缩短,甚至电击穿。电网电压一般应低于电容器本身的额定电压,最高不得超过其额定电压的10%, 但应注意:最高工作电压和最高工作温度不可同时出现。因此,当工作电压为1.1倍额定电压时,必须采取降温措施。
1.3电容器的工作电流和谐波的关系
当电容器工作于含有磁饱和稳压器、大型整流器和电弧炉等“谐波源”的电网上时, 交流电中就会出现高次谐波。对于n次谐波而言,电容器的电抗将是基波时的 , 因此, 谐波对电流的影响是很厉害的,相当于对电压影响程度的 倍。例如,以5次谐波而言, 如果它的无功功率为基波的6%,那么它所引起的电压就仅为基波额定电压的0.2X6%=1.2%, 而它所提供的电流却高达基波电流的5X6%=30%。谐波的这种电流对电容器非常有害, 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,用来限制谐波电流。
2 运行中的电容器的监查
⑴监视电容的工作温度、电压、电流。电容器室温不得超过40℃,电容器本体温度不得超过 60℃。电压高于额定电压的1.05倍时电容器可以长期运行,并能在24H中,在最高不超过1.1倍于额定电压(瞬时过电压除外)下运行不超过6H。按照制造厂家的规定,电容器应能在 1.3倍过电流的情况下长期工作。电流过大会引起电容器发热。
运行电压过高对电容器安全的影响,一方面使温度增高,甚至导致热不平衡;另一方面使油浸纸绝缘介质长期在高电场作用下产生老化作用,使绝缘强度降低而发生击穿。电压还影响电容器寿命,试验结果发现,电容器寿命与电压的7至8 次方成反比。如:电压增高15%,其寿命可能缩短到运行于额定电压时的32.7%—37.5%。因此,要求运行电压在允许范围之内,是保证电容器安全运行的重要措施。至于运行电压低对电容器的影响时会使无功功率大大下降,起不到应起的无功功率补偿作用,不经济,又会使系统因无功不足而进一步加剧系统电压过低,所产生恶性循环将给电力系统带来电压低的许多不利影响。
⑵巡视时要检查电容器有无外壳膨胀、瓷套管破碎、漏油等现象。还要检查接头是否发热,放电装置是否良好,通风装置是否良好等等。外壳膨胀又称鼓肚。当电容器内部产生电晕、穿放电等异常时,油纸绝缘处在高电场下,会引起一系列物理、化学、电气效应不良时,使绝缘老化,使油分解。绝缘油分解时产生大量气体,使箱壳内部压力绝缘油分解时产生大量气体,使箱壳内部压力增大,造成箱壁塑性变形继而外鼓。当然,箱壁外鼓是有危险的, 因为它使油面下降,散热条件恶化、绝缘强度降低,进一步引起内部击穿而发生爆破。瓷套管破碎当然使绝缘强度降低,也易酿成事故。漏油将使油面下降,使引线和元件的上端露出油面,也将导致极对箱壳放电或元件击穿。
3 电容器组应定期停电检查
正常情况下要能对运行时电容器进行进室检查,每年应停电清扫检查2次;对运行时不能进室检查的电容器,每季应进行1—2次清扫检查。主要检查各部接点的接触情况(螺丝的松紧)、放电回路的完整性、接地线的完好程度等,清扫外壳、绝缘子以及支架全的灰尘。还要同时检查断路器和继电保护装置。
事故后对电容器的巡视检查:当电容器组发生断路器掉闸、保护熔丝熔断时,应立即进行特殊巡视检查。对户外的电容器组,遇有雨、雪、风、雷等天气时,也要进行特殊的巡视检查。特殊巡视的项目除上述提到的之外,必要时还要对电容器进行试验。
4 电力电容器的安全操作
4.1电容器投入与退出
电容器的正常投入与退出:根据电力系统的无功功率平衡情况, 按调度规程投、切移相电容器。但当环境温度、电压、电流超过允许值时,为了安全必须退出运行。
电容器在紧急情况下,应立即退出运行。此外遇到电容器爆炸;套管发生严重闪络;电容器喷油;电容器起火;接头过热溶化情况时电容器也应立即退出运行。
全所停电后必须将电容器组断开。全所事故停电,一般出线断路器都断开。如果仅电容器组接在母线上,一旦来电,母线电压可能很高,电容器承受过高电压而威胁其安全。此外, 空载变压器投入时,可能与电容器引起铁磁谐振,造成过流或过压。所以,全部停电时,电容器组应断开。
4.2电容器断电后的放电安全技术
电容器从母线上断开后,一定要通过放电电阻或专门的电压互感器放电;电容器引出线之间,以及引出线与外壳之间都要进行放电;电容器放完电后才能接地;在电容器上进行作业之前,一定要进行检验性的放电。
放电过程:是将放电棒搁在电容器的引出线端子上认真地放一段时间;即使电容装置的两侧都接地了,为了防备电容器上还有残留电荷,也还要进行检验性放电,相互并联的各组电容器都必须进行放电。对因故障切除的电容器进行检验性放电时更应特别小心。因对损坏的电容器, 总接地装置可能某部分断开起不到接地放电的作用; 如果电容装置有联锁装置, 应考虑到只有整个装置都接地以后,电容器组防护栏栅的小门才能打开。
参考文献
[1] 电力工程电气设计手册(电气一次部分).水利电力部西北电力设计院.
[2]并联电容器装置设计规范 GB50227-95.
[3]崔丽,公德祥.电网的无功功率补偿[S].农村电气化.2006,9,53.
关键词电力电容器;安全运行;监察
中图分类号 TM53文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0079-01
1 电力电容器的安全运行环境
1.1使用环境温度和工作环境温度
使用环境温度:电容器周围的环境温度不可太高,也不可太低。如果环境温度太高, 电容器工作时所产生的热量就散不出去;而如果环境温度太高,电容器工作时所产生的热量就散不出去;而如果环境温度太低 电容器内的油就可能会冻结,容易电击穿。
按电容器有关技术条件规定,电容器的工作环境温度一般以0℃为上限。我国大部分地区的气温都在这个温度以下,所以通常不必采用专门的降温设施。
使用工作温度:电容器工作时,其内部介质的温度应低于65℃,最高不得超过 70℃, 否则会引起热击穿,或是引起鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间, 一般为50—60℃,不得超过 60℃。
1.2安全工作电压
电容器对电压十分敏感,因电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器发热严重,电容器绝缘层会加速老化,寿命缩短,甚至电击穿。电网电压一般应低于电容器本身的额定电压,最高不得超过其额定电压的10%, 但应注意:最高工作电压和最高工作温度不可同时出现。因此,当工作电压为1.1倍额定电压时,必须采取降温措施。
1.3电容器的工作电流和谐波的关系
当电容器工作于含有磁饱和稳压器、大型整流器和电弧炉等“谐波源”的电网上时, 交流电中就会出现高次谐波。对于n次谐波而言,电容器的电抗将是基波时的 , 因此, 谐波对电流的影响是很厉害的,相当于对电压影响程度的 倍。例如,以5次谐波而言, 如果它的无功功率为基波的6%,那么它所引起的电压就仅为基波额定电压的0.2X6%=1.2%, 而它所提供的电流却高达基波电流的5X6%=30%。谐波的这种电流对电容器非常有害, 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,用来限制谐波电流。
2 运行中的电容器的监查
⑴监视电容的工作温度、电压、电流。电容器室温不得超过40℃,电容器本体温度不得超过 60℃。电压高于额定电压的1.05倍时电容器可以长期运行,并能在24H中,在最高不超过1.1倍于额定电压(瞬时过电压除外)下运行不超过6H。按照制造厂家的规定,电容器应能在 1.3倍过电流的情况下长期工作。电流过大会引起电容器发热。
运行电压过高对电容器安全的影响,一方面使温度增高,甚至导致热不平衡;另一方面使油浸纸绝缘介质长期在高电场作用下产生老化作用,使绝缘强度降低而发生击穿。电压还影响电容器寿命,试验结果发现,电容器寿命与电压的7至8 次方成反比。如:电压增高15%,其寿命可能缩短到运行于额定电压时的32.7%—37.5%。因此,要求运行电压在允许范围之内,是保证电容器安全运行的重要措施。至于运行电压低对电容器的影响时会使无功功率大大下降,起不到应起的无功功率补偿作用,不经济,又会使系统因无功不足而进一步加剧系统电压过低,所产生恶性循环将给电力系统带来电压低的许多不利影响。
⑵巡视时要检查电容器有无外壳膨胀、瓷套管破碎、漏油等现象。还要检查接头是否发热,放电装置是否良好,通风装置是否良好等等。外壳膨胀又称鼓肚。当电容器内部产生电晕、穿放电等异常时,油纸绝缘处在高电场下,会引起一系列物理、化学、电气效应不良时,使绝缘老化,使油分解。绝缘油分解时产生大量气体,使箱壳内部压力绝缘油分解时产生大量气体,使箱壳内部压力增大,造成箱壁塑性变形继而外鼓。当然,箱壁外鼓是有危险的, 因为它使油面下降,散热条件恶化、绝缘强度降低,进一步引起内部击穿而发生爆破。瓷套管破碎当然使绝缘强度降低,也易酿成事故。漏油将使油面下降,使引线和元件的上端露出油面,也将导致极对箱壳放电或元件击穿。
3 电容器组应定期停电检查
正常情况下要能对运行时电容器进行进室检查,每年应停电清扫检查2次;对运行时不能进室检查的电容器,每季应进行1—2次清扫检查。主要检查各部接点的接触情况(螺丝的松紧)、放电回路的完整性、接地线的完好程度等,清扫外壳、绝缘子以及支架全的灰尘。还要同时检查断路器和继电保护装置。
事故后对电容器的巡视检查:当电容器组发生断路器掉闸、保护熔丝熔断时,应立即进行特殊巡视检查。对户外的电容器组,遇有雨、雪、风、雷等天气时,也要进行特殊的巡视检查。特殊巡视的项目除上述提到的之外,必要时还要对电容器进行试验。
4 电力电容器的安全操作
4.1电容器投入与退出
电容器的正常投入与退出:根据电力系统的无功功率平衡情况, 按调度规程投、切移相电容器。但当环境温度、电压、电流超过允许值时,为了安全必须退出运行。
电容器在紧急情况下,应立即退出运行。此外遇到电容器爆炸;套管发生严重闪络;电容器喷油;电容器起火;接头过热溶化情况时电容器也应立即退出运行。
全所停电后必须将电容器组断开。全所事故停电,一般出线断路器都断开。如果仅电容器组接在母线上,一旦来电,母线电压可能很高,电容器承受过高电压而威胁其安全。此外, 空载变压器投入时,可能与电容器引起铁磁谐振,造成过流或过压。所以,全部停电时,电容器组应断开。
4.2电容器断电后的放电安全技术
电容器从母线上断开后,一定要通过放电电阻或专门的电压互感器放电;电容器引出线之间,以及引出线与外壳之间都要进行放电;电容器放完电后才能接地;在电容器上进行作业之前,一定要进行检验性的放电。
放电过程:是将放电棒搁在电容器的引出线端子上认真地放一段时间;即使电容装置的两侧都接地了,为了防备电容器上还有残留电荷,也还要进行检验性放电,相互并联的各组电容器都必须进行放电。对因故障切除的电容器进行检验性放电时更应特别小心。因对损坏的电容器, 总接地装置可能某部分断开起不到接地放电的作用; 如果电容装置有联锁装置, 应考虑到只有整个装置都接地以后,电容器组防护栏栅的小门才能打开。
参考文献
[1] 电力工程电气设计手册(电气一次部分).水利电力部西北电力设计院.
[2]并联电容器装置设计规范 GB50227-95.
[3]崔丽,公德祥.电网的无功功率补偿[S].农村电气化.2006,9,53.