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電容器跳閘的原因分析
發表人:373929435 時間:2009-10-16 瀏覽量: 4299


摘要:對一起電容器速斷跳閘事故的原因進行了分析,並提出了相應的措施。

關鍵詞:諧波電流;過負荷

110kV張河變電站10kV母線開口三角保護出現單相接地信號,大約1s後,電容器速斷保護動作,當檢修人員趕到現場,發現第一組電容器的外殼已明顯鼓肚、變形。分析了引起事故導致電容器速斷跳閘的原因,並對配套設備加以改進,增加必要的保護裝置,使無功補償裝置順利運行。

1故障原因分析

1.1並聯電容器一次原理接線圖

該變電站補償電容5000kvar,分4組自動投切,一次原理接線圖如圖1所示,每組電容器容量1250kvar,電容器型號為BAM11-1250-3W,電抗器接於電源側。4組電容器安裝一套總保護裝置:保護配置速斷、過流、過壓、失壓等保護。電容器內部故障保護設置內熔絲。配套設備包括:投切電容器為真空斷路器,安裝於10kV中置櫃內,各分組為真空交流接觸器,金屬氧化物避雷器安裝於電容器母線上,電壓互感器TV並接於電容器首、末兩端,中性點與電容器中性點相連,一次線圈做放電用鐵芯電抗器接於電源側,電抗率為6。

1.2電容器組故障分析

電容器組采用常用的星型接線方式,三相共體外殼接於同一鐵框架,框架接地。電容器內部結構為多個元件並聯的四串結構,並設置內熔絲保護,檢修人員與廠家人員對損壞的電容器進行解剖,發現受損電容器的A、B相內熔絲均熔斷了兩根,外包封破裂,經過認真分析,認為一相熔絲熔斷兩根後,造成外包封損傷,在外包封受傷的情況下,長期運行發展成對殼擊穿,並發展成單相接地。由於單相接地呈不穩定電弧接地,使健全相產生過電壓而另一相也有兩熔絲熔斷,外包封受傷致使在過電壓作用下發展成對殼擊穿,由此形成相間短路,盡管保護可靠動作,但巨大的短路電流產生的熱效應,仍對電容器造成一定程度的損傷,使電容器外殼嚴重變形。

這起事故主要是內熔絲熔斷未被發現而造成,引起內熔絲熔斷的原因是電容器的過電流,而過電壓和高次諧波都可能造成電容器的過電流,由於電容器組的總保護設置過壓保護,自動投切裝置按電壓和功率因數投切,因此由於係統異常,造成過電壓引起內熔絲熔斷的可能性很小。但是由於電容器投切頻繁,盡管裝有金屬氧化物避雷器,分合閘引起的過電壓被限製在一定範圍內,但是操作過電壓的累積效應可能對電容器造成損壞,引起內熔絲熔斷。

另外由於電網中存在大量的非線性負荷,使得電網中諧波占有一定含量。110kV張河變電站除擔任城郊居民用電外,主要擔任工業供電,除幾條10kV工業專線外,其他10kV線路上還有一些小型化工廠、鑄造廠等工業用戶,這些用戶都可能產生諧波。盡管每戶產生的諧波很少,但可以匯集成較大的諧波電流饋入電網,使電網的諧波水平升高,影響電網設備的安全運行。由於此變電站的無功補償裝置,配置電抗率為6的串聯電抗器,6的電抗率雖然能對5次及以上諧波有抑製作用,但在3次諧波下使串聯電抗器與補償電容器的阻抗成容性,出現諧波電流放大現象,使電容器過負荷。盡管母線上以5次諧波為主,3次諧波含量不是很高,而裝設電容器後,容性阻抗將原有的3次諧波含量放大,可能造成內熔絲熔斷。由於總保護按四組電容器額定電流的1.3倍整定,而4組電容器全部投入的情況極少。當某一段時間內諧波含量偏高時,總過流保護不能動作,造成某相內熔絲熔斷,而內熔絲熔斷後不能被及時發現,導致事故擴大,造成速斷跳閘。

從保護配置來看,電容器內部故障的保護隻設置內熔絲保護,而並未設置導致事故擴大的後備保護——不平衡電壓保護,使內熔絲熔斷後不能及時發現,造成速斷跳閘事故,因此,保護配置不完善是造成電容器事故擴大的主要原因。

另外,不定期測量電容量也是造成事故擴大的原因之一。由於電容器內部裝置最直接的反應是電容量的變化,而電容量測量手段落後,進行電容器電容量的測量時,需采用拆除連接線的測量方法,不僅測量麻煩而且可能因拆裝連接線導致套管受力而發生套管漏油的故障。因此,自投入運行以來檢修人員從未進行過電容量測量,而又未設置反應電容器內部故障的保護,當內部個別內熔絲熔斷時,無法及時發現,造成事故擴大。

2改進措施

2.1在各分組回路中安裝過負荷保護

由於過流保護根據4組電容器全部投入時整定,對分組諧波電流放大造成的過流現象反應遲鈍,甚至不反應,因此,在各分組回路安裝過負荷保護,由於交流接觸器隻能開斷正常情況下的負荷電流,不能開斷故障電流,將交流接觸器更換為ZN-28型真空斷路器,在諧波含量高時,作用於跳閘,避免諧波對電容器造成損壞和內熔絲熔斷。

2.2在各分組回路安裝開口三角電壓保護

當電容器某相內熔絲熔斷時,容抗發生變化,與其他兩相容抗不等,造成故障相與健全相電壓不平衡。於是,在各分組回路電壓互感器的二次繞組的開口三角處安裝一隻低整定值的電壓繼電器,當一相內熔絲熔斷時,在開口三角處出現不平衡電壓,發出報警信號,此裝置能準確反映電容器內部故障,且不受係統接地和係統不平衡電壓的影響,及時將受傷的電容器退出運行。

2.3定期測量電容量

針對電容量測量困難,購置了先進的測量設備,采用全自動電容電橋定期測量電容器組,單台電容器的電容量,不需拆連接線,測量簡便快捷,準確可靠。檢修人員定期進行電容量測量,當電容器某一相個別內熔絲熔斷後,電容量將發生變化,當測得電容量減少,超過3時,及時將受傷的電容器退出運行。

3結束語

設計和維護等方麵的疏忽都可能對電容器的安全運行帶來隱患,因此,配置完善的保護,定期測量電容量,防微杜漸,才能減少甚至避免電容器事故擴大,提高電容器的可用率,延長電容器的使用壽命。

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