电容器的常见故障与异常工作状态

1.内部故障

由于制造方面的原因,通常将许多单个电容元件先并联后串联装于同一箱壳中组成电容器。电力电容器组的每一相又是由许多电容器串并联组成的。运行中由于涌流、系统电压升高或操作过电压等原因,电容器中绝缘比较薄弱的电容元件有可能首先击穿,并使与之并联的电容元件被短路,导致与它们串联的电容元件上电压升高,并可能引起连锁反应造成更多电容元件的相继击穿。同时,由于部分电容器的击穿,使电容器的电流增大并持续存在,电容器内部温度将增高,绝缘介质将分解产生大量气体,导致电容器外壳膨胀变形甚至爆炸。有的电容器内部在电容元件上串有熔断器,元件损坏时将被熔断器切除。在电容器的外部一般也装有熔断器,电容器内部元件严重损坏时,外部熔断器将电容器切除。不论内部或外部熔断器,它切除故障部分,保证无故障电容元件和电容器继续运行。但是当其切除部分电容时,必将造成其他电容上电压和电流的重新分配,发展到一定程度,其他电压过高和电流过大的电容也将损坏,由此可能发展成为严重故障,因此除熔断器保护外电容器组必须装设内部故障保护。电容器内部故障是电容器组最常见的故障,因此,它是电容器保护的主要目标。

2.端部故障

在变电站中,电容器被连接成单星形、双星形或三角形等电容器组接入一次系统。在电容器组的回路中相应的一次设备有断路器、隔离开关、串联电抗器、放电线圈、避雷器、电流互感器和电压互感器等,这些设备的绝缘子套管以及相互连接的引线由于绝缘的损坏将造成相间短路,产生很大的短路电流,在短路回路中产生很大的力和热的破坏作用。

3.系统异常(www.xing528.com)

系统异常是指过电压、失压和系统谐波。IEC标准和我国国家标准规定,电容器长期运行的工频过电压不得超过1.1倍额定电压。电压过高将导致电容器内部损耗增大(电容器的损耗与电压平方成正比)并发热损坏。严重过电压还将导致电容器的击穿。系统失压本身不会损坏电容器,但是在系统电压短暂消失或供电短时中断时,可能发生下列现象使电容器发生过电压和过电流而损坏。

(1)电容器组失压后放电未完毕又随即恢复电压(如有源线路的自动重合闸或备用电源自动投入)使电容器组带剩余电荷合闸,产生很大的冲击电流和瞬时过电压,使电容器损坏。

(2)变电站失压后恢复送电时若空载变压器和电容器同时投入,LC电路空载投入的合闸涌流将使电容器受到损害。

(3)变电站失压后恢复送电时可能因母线上无负载而使母线电压过高造成电容器过电压。在电力系统中,电容器还考虑常受到谐波的影响。由于容抗与频率成反比,对谐波电压而言电容器的容抗较小,较小的谐波电压可产生较大的谐波电流,它与基波电流一起形成电容器的过负载,长期的作用可能使电容器温升过高、漏油甚至变形。为了减小电容器组合闸时的涌流,通常在电容器组的一次回路中接入一个串联电抗器,在工频下其感抗比电容的容抗小得多,特殊情况下某次谐波有可能在电容器组和串联电抗器回路中产生谐振现象,产生很大的谐振电流,它使电容器过负载、振动和发出异声,使串联电抗器过热,产生异音,甚至烧损。