无功补偿电容器组的事故原因分析与策略

王丽青 黄晓波 钟继萌 马杰聪 广东电网有限责任公司惠州供电局

一、引言

电力在实际运行的过程当中需要消耗大量的无功，为充分确保系统运行稳定，合理地调整电压，优化电力系统潮流，变电站大都会配置并联电容器组以来实现无功功率的就地补偿。但是，很多时候由于人为操作或其他方面的因素无功补偿电容器在实际应用的过程当中问题频发，严重时甚至会诱发相应的安全隐患事故，对于电力系统的良性运行而言，无疑是十分不利的。在这篇文章当中，我们就具体的对于导致变电站中的并联电容器组出现故障的原因进行了具体的分析，并有针对性地提出了相应的应对措施，希望可以为确保变电站的稳定运行起到有效的作用。

二、并联电容器组事故常见原因

无功补偿是无功功率补偿的简称，其作用是提高电力供电系统中电网的功率因数，从而降低供电变压器运行过程当中输电线路中发生的能源消耗，提高电力系统的经济效益。为此，选择适当的补偿装置显得尤为重要，与系统运行情况匹配的补偿装置能够实现对电网运行秩序的把控，提高电网的运行质量。如果没有合理选取的补偿装置，可能会产生一系列新的问题，对电网的运行情况造成影响。并联电容器组出现运行异常情况时，轻则会对电容器组本身造成损坏，重则会诱发爆炸等严重的安全隐患事故。究其原因，除了与电容器本身的质量水平有着直接的关系之外，与系统的操作情况等因素也有着较为密切的联系。想要真正的规避事故问题首先就必须找准导致并联电阻出现事故的根本原因，针对成因寻求更为有效的应对措施。常见的又发并联电容器组事故的因素主要包括以下几个方面。

第一，电容器组断路器合闸对并联电容器组的影响。在并联电容器组投入使用以后，电容器组断路器合闸时会在电容器组上产生较大的合闸涌流，这种合闸涌流是工频和高频电流的叠加，使得电流的幅值比正常运行的工频电流更高，产生较大的热量进而可能导致电容器组损坏。

第二，电容器组断路器分闸操作过电压的影响。断路器分闸时会出现电弧重燃和节流等不利情况，此时一旦切断并联电容器组则会导致较大操作过电压的产生。通常情况下，过电压幅值的波动情况以及电力系统运行参数的变化情况，都会对断路器的运行特征以及关合相角带来直接的影响。在特殊的状态下，在较短的时间内操作过电压会明显增大，一旦电压过高时就有可能会对电容器本身造成损坏。而对于多组电容器并联运行的状态而言，一旦某一个电容器出现了故障问题，余下的其他电容器会对故障电容器进行充电，导致故障电容器会在较短的时间内放出更多的电量和产生更多的热量，这些热量会加速电容器内部其他介质的老化或分解，电容器内部压力增大导致外壳受压鼓起，如果没有及时处理这类状况或是电容器的外壳质量不达标，就有可能导致电容器爆炸事故。

第三，系统谐波对电容器组的干扰。系统谐波对流过电容器组电流的影响是极大的，如果谐波所造成的影响足以击穿电容器，那么就会引发短路问题甚至更多危险级别更高的问题。

其四，串联电抗对无功补偿电容器的影响。配置串联电抗器的目的是为了实现对于电容器组合闸涌流以及短路电流的管控，以降低电力系统中可能存在的过电压，实现对部分高次谐波的过滤。如果未能配置合适的串联电抗，谐波情况的将超出可控范围，进而可能诱发谐波共振问题，对电容器组造成损坏。

三、应对无功补偿电容器组事故原因的有效对策

综上分析，可以导致并联电容器组故障的原因繁多，并且主要可以分成两大类，一是电容器本身质量问题，二是外界因素。为确保电容器组能够在安全稳定的状态下持续运行，本文针对上诉两类问题提出了以下几点对策。

第一，提升并联电容器组本身的质量水平，在并联电容器组装入电力系统之前，先对其进行系统的检测，如发现并联电容器组中存在异常或缺陷，必须第一时间采取相应的应对措施消除异常或缺陷，必要时及时更换新的并联电容器组。另外，要建立对于电容器制造厂家的监督机制，提高厂家的制造质量，从生产环节入手，比如在对焊接套管处螺栓与帽盖之间采取低强度的焊接方式，从而避免强度过高所导致的用力过猛造成脱落的情况。除此之外，对于设备的运输工作也应当加强重视程度，避免过度颠簸或是操作不当对设备质量造成的损害以及导致焊接处开裂。

第二，接入更高质量的断路器，并定期对于断路器进行系统的检测，发现其中存在的问题，尽可能减少并联电容器组在运行的过程当中出现操作过电压情况。除此之外，可以适当的应用新型技术，如应用相位控制高压断路器技术以降低电路系统在实际运行过程当中所产生的电压幅值。

第三，在无功补偿电容器组当中接入具备调节性能的电抗器，实现对无功补偿电容器组内部通过的合闸电流以及短路电流的控制。实现对系统内部电压情况的调节，并抑制可能出现的高次谐波。

第四，配置合适的电容器保护装置。为起到对于无功补偿电容器组的合理管控作用，应当选择与之匹配的电容器保护装置以及避雷器装置降低外界因素对于电容器本身所带来的影响，降低电容器组出现过电流和过电压的可能性。

第五，提高对系统谐波重视程度。电网无功补偿电容器组约占所有电容器的三分之二，设计时一般只考虑无功补偿量，没有考虑装设点的电能质量，因此谐波不仅会造成电网功率损耗增加，还会缩电容器组使用的寿命，并且电网谐振对电力系统的安全性、稳定性、可靠性影响极大，可能导致正常的供电中断，事故扩大，甚至电网解列，因此需要有针对性的采取适当的方式开展对谐波的限制与治理，如配置无源滤波器

四、总结

综上所述，无功补偿电容器组在供电系统当中发挥提高电网的功率因数和提高电能质量的重要作用，扮演着十分重要的角色。要切实提高并联电容器的稳定运行水平，就必须确保其运维工作的有效开展。本文针对具体的无功补偿电容器组事故进行了分析，探讨了各类事故的直接和间接原因，同时也有针对性地提出了规避此类安全问题的有效方法。但由于受到文章篇幅以及笔者能力水平的限制，仍然存在着一定的不足。要提高电容器组的运行水平，需要在往后的工作中投入更多的精力，对于可能引发无功补偿电容器组事故的原因开展更为深入的研究和分析，寻求更为有效的应对方式方法，加强无功补偿电容器组的风险管控能力，切实保障无功补偿电容器组的安全性，保障电力系统的安全稳定运行，最大化电网企业的经济效益和社会效益。