泵站低压无功补偿电容柜的故障原因分析及运行维护

黄观清

（庐江县杨柳电力排灌站，安徽 庐江 231500）

目前而言，为了提高泵站的功率因数，有若干补偿方法，并联式电容器组以其初始成本低、投切转换灵活方便等一系列优点，在各大泵站中应用广泛。但是并联式电容器也存在一些不可忽略的缺点，例如电压特性不好，不耐用等现象。而且其工作环境恶劣，承受着电场、磁场、温度场等多物理场的耦合作用，经常会出现故障。因此，本文着重阐述其主要故障原因及解决措施，并对其运行维护提出相关建议。

1 概述

1.1 低压无功自动补偿方式及典型结构

低压无功补偿的目的是实现无功的就地平衡，考虑到经济性和可操作性，采用并联电容柜自动投切对电路进行无功补偿方式较为常见。无功自动补偿方式按性质分为三相电容自动补偿和分相电容自动补偿方式两种，由于在排涝泵站中运行的是三相异步电动机，三相回路中无功电流相同，采用三相电压同时投切的方式保证三相电压质量。低压无功补偿并联电容器装置一般采用△接线方式，如图1所示。

图1 低压并联电容器装置接线图

1.2 低压无功功率自动补偿的工作原理

低压无功功率自动补偿控制器通过采样三相电源中一相电流（如A相）与另外两相的电压（如BC相）之间的相位差，通过一定的运算，得到当前实时功率因数。此功率因数与设定的投入门限和切除门限比较，然后输出控制信号，控制交流接触器实现对电容器的投入和切除。

2 泵站低压无功自动补偿电容柜的常见故障

泵站低压无功补偿电容柜长期工作在高电场环境中，发生故障的频率很高。如果在制造质量、设备选用和运行使用等任何一个环节出现问题，都会导致电容柜故障增多，不能正常进行工作。其中并联电容器和投切保护设备是故障高发设备，下面将针对这两者的故障及原因进行阐述。

2.1 并联电容器常见故障

电容器在运行中的损坏较为突出，而现在使用的自愈式电容器自愈性能好、能承受浪涌电流冲击，不需外部放电装置，一般情况下击穿后会实现自动愈合，只有在反复被击穿的情况下才会发生电容器的彻底损坏。

（1）并联电容器的渗油故障。主要是电容器接逢处焊接不良、拧螺母用力过大过紧使瓷套管损伤、焊接处缺乏保养导致外皮生锈腐蚀、接头过松或过紧，造成局部电阻增大、发热，引起接线头焊锡熔化等造成。不严重时可在渗油处除锈、补焊或涂环氧树脂，然后涂漆，若处理后还渗油应及时更换电容器。

（2）并联电容器的外壳鼓胀。由于内部元件发生极间放电或极对壳放电使电容器内部介质分解而产生气体使密封外壳的内部压力增大，导致外壳膨胀变形。此时应及时退出运行，更换为备用电容器，以防发生事故。

（3）并联电容器温度过高。并联电容器温度过高的主要原因是散热不好、过电流。环境温度过高、电容器柜安装不合理，导致其散热不好、电容器长时间过电压运行造成电容器过电流以及电容器内部元件故障、介质老化损耗等都会导致电容器温度过高，严重影响其使用寿命，甚至可能绝缘击穿损坏电容器。必须采用通风降温的措施，若电容器过流可串接电抗器，同时采用电容器介质损耗测量仪检测损耗情况，若老化应更换电容器。

（4）并联电容器的放电现象。运行过程中，瓷绝缘上出现裂纹，或者表面污秽严重，将会产生电容器瓷瓶闪络放电瓷套管闪络破损。应定期清理检查，对破损进行修复，修复不了的进行更换。

（5）并联电容器的爆炸事故。严重违反电容器运行规定，带电荷合闸、或者电容器内部元件发生极间或者对外壳绝缘击穿时，瞬间释放出巨大能量，都能导致爆炸。

2.2 投切保护设备常见故障

（1）电容器专用接触器损坏。无功补偿装置在投切过程中，电容器专用接触器的损坏非常突出，主要由几方面造成：①补偿控制器质量达不到使用要求或设置投切时间太短、投切频繁，二次吸合造成的叠加电压导致冲击电流过大损坏接触器，因此要选用质量合格的补偿控制器，合理设置控制器的投切时间和投切的频率，以防止形成叠加电压。②电路中谐波的含量较高时，电压和电流波形出现相应的畸形进而影响到整个基波电流的增大，损坏接触器。因此接触器选择电流必须大于电容器的电流。为防止烧坏接触器，发现谐波干扰，及时采用加装相对应的抗谐波元件进行处理。③接触器的自身质量不合格。最好选用具有抗涌流、抗谐波或承受谐波抗击的专用电容器接触器。接触器的线圈电压最好选用220V电压。

（2）无功补偿控制器故障。①功率因素显示的数值正常，但极性为负数。如果是新装的补偿柜表明电压电流信号接线正确，电流信号极性接反，调换一下即可。如果原来正常运行，出现这种情况，可能是仪表损坏或过补偿。②控制器的投入指示灯亮，但专用电容接触器不吸合。③电容器投入后，功率因数变化不大或不正常。通常是因为取样电流和取样电压的相位不正确、取样电流没有送入补偿器、投切电容器产生的电流没有经过取样互感器等原因造成补偿控制器不能获得正确的取样电流。

为了获取正确的取样电流，必须遵循以下原则：

（1）单相取样如A相取样，B、C相为控制器电源，取样相绝对不能为控制器电源相。

（2）取样电流中对取样线的连接要求是只能串联，需要利用电流互感器进行取样，保证取样过程的规范性。

（3）分补采用的补偿控制器必须取样三相电流，而共补只需取样其中一相电流。绝大多数三相平衡的系统均采用共补，当少数用电线路负载分布不均衡时，三相电流经常变化，如果互感器取样电流只取一相，那么取样电流不准确，就无法实现精确的补偿效果。因此采用三相取样电流的无功功率补偿控制器，分补与共补相结合的。当自动补偿电容柜三相均满足投入条件时，优先投入共补电容，后根据每相投入条件，投分相电容。

（3）电容器外熔断器熔断。①主要是熔断器熔芯选择偏小、开关涌流对熔断器的冲击、不同电抗率的电容器组不正确的投切顺序引起的。在投切过程中当涌流较大时一般选用过载能力强的电动机专用am型或相同类型的熔芯，而不选择过载能力低的JL型或与之同类型的熔芯。同时要设置合理的投切延时时间一般不少于30s。②熔断器熔断与相数电流不平衡有关。三相电流的不平衡性与熔断器的熔断也有关系，发现这种情况后，要及时进行检修，分析发生三相电流不平衡的主要原因，进而选择合适的熔芯进行替换。不是三相电流不平衡更换熔芯的，最好三相熔芯同时更换掉。

3 运行维护事项

3.1 运行注意事项

（1）电容器组优先原则。泵站正常停电操作时，应先断开电容器组，然后再断开其他开关。反之，当泵站重新启动供电时，应在系统全部供电且运行正常后才能给电容柜合闸送电。当遇事故停电导致全站无电时，必须拉开电容器组开关，以免突然来电电压过高超过电容器允许值。

（2）合理操作原则。正常运行时，由电容器柜上自动投切装置按照运行状况自动循环投切电容器组，投切延时不少于30s，最好为60s以上，让电容器有足够的放电时间。禁止电容器组带电荷合闸，避免操作过电压损坏电容器。电容器组必须在断电3min后才能再次合闸送电。

（3）跳闸时谨慎试送。当电容器的开关发生跳闸以后，在未查明原因前不准强行送电。正确的做法应该是，首先对跳闸的原因进行分析，检查电容器、电流互感器等设备工作状况，看是否有异常。在查明原因，排除故障后，才可以进行合闸送电。

（4）防止检测电容器时触电。放电装置可以释放电容器的储存电荷，仍可能还有剩余电荷，这时可采取有效的人工放电，将故障电容器的两极进行短接进行反复放电，直到看不出放电火花和听不到放电声音为准，最后才能开始检修工作。

3.2 维护注意事项

泵站低压无功补偿电容柜工作环境恶劣，需要定期进行日常巡检维护，及时发现并解决故障。具体的日常巡检维护要点：（1）电容器室内应通风良好，室温最高不超过40℃；（2）对电容器的套管、瓷瓶、外壳、放电线圈、串联电抗器等定期进行全面清洁工作。（3）电容器每季应对放电线圈、套管、接线端子、接地接零、外壳等项停用检查测量一次。（4）每次巡检保养完成后，应做好设备检修保养记录。

4 结语

低压无功补偿能有效提高功率因数，减少电能在供电设备和输电线路上的损耗，具有良好的经济效益和社会效益。但泵站低压无功补偿电容柜的工作环境较为恶劣，故障率较高，影响泵站供电。文章从并联电容器和投切保护设备两方面分析了故障产生原因及解决措施。针对电容柜的运行维护提出了几点建议，为泵站低压无功补偿电容柜的安全运行和实际操作提供了保障。