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并联电容器组熔断器“群爆”故障的典型案例处理

电力电容器

POWER CAPACITOR

2003年第1卷第2期

并联电容器组熔断器“群爆”故障的典型案例

处理

沈黎明1,扈艳玲2,靳建峰2

(1.新乡电业局,河南新乡453002;2.郑州电力高等专科学校,河南

郑州450004)

摘要:首先对变电站内可能引起并联电容器组熔断器“群爆”的因素进行了详细的调研与排查,根据其呈现的特征,提出了故障分析的方法以及整改方案;通过整改方案的落实,避免了该变电站电容器组熔断器“群爆”的情况再次发生。实践证明:规范地安装电容器组及加强运行的管理和维护,可以避免补偿电容器组熔断器“群爆”的情况发生。

关键词:并联电容器组;熔断器;群爆

1引言

作者实地考察了多次发生并联电容器组熔断器“群爆”的两个变电站,对变电站的运行日志所涉及到的运行参数进行了比较详细的分析研究。处理问题的态度是十分谨慎的,因为它关系到变电站的稳定运行,影响着电力系统的降损节能、电能质量以及整改措施实施过程中所需的资金等问题。根据电容器组熔断器“群爆”的特征,提出了与其故障相应的分析方法以及整改方案,整改之后,效果是显著的,没有再发生类

似问题。对于帮助解决并联电容器组熔断器“群爆”的问题是十分有益的。

2发生多次并联电容器组熔断器“群爆”的两个变电站的基本情况

2.1 变电站的基本情况

两个变电站的情况基本相似,均靠近城区,污染相对比较严重,属110kV降压变电站,由三种电压等级,即110kV、35kV,10kV。35kV、10kV 都采用单母分段,中压侧负荷较重,低压侧存在一定的有电镀冶炼直供负荷。

2.2 变电站并联电容器组与系统的接线、实际布置

按照设计要求,在变电站的低压母线上,等容量装设并联电容器组,每组均通过隔离开关、断路器、电抗器等与10kV母线相连。隔离开关、断路器位于10kV户内配电装置的开关柜内,电抗器、电流互感器、并联电容器组等位于装设电容器的栅栏房内。每段母线接一组并联电容器,每组按三相星形连接,每相由多个电容器一端经熔断器、另一端在中性点并联。其中一组的实际布置(半露天)见图1。

并联电容器组熔断器“群爆”故障的典型案例处理

3并联电容器组熔断器“群爆”的特征

案例:某一变电站,2001年4月30日8时54分,天气阴,伴有大风暴雨,风向为东南,突然,蜂鸣器响,“10 kVⅡ段配电装置”、“掉牌未复归”光子牌亮。经检查发现:在主控制室,电容器的速断保护信号继电器动作掉牌;在电容器组房内,靠近外侧的10 kVⅡ段与电容器串联的电抗器接地极击断,飞出1米左右,电抗器本体有三处(散热器)喷油着火;A、B相熔断器全部熔断,C相熔断器完好,电容器房内雨水遍地,电容器组A相全部、B相的部分经过了雨水冲刷。经临时灭火、处理喷油后,分别汇报给低调、工区负责人。

4故障分析

我们知道,电容器组的保护分为内部保护和外部保护。内部保护作为单台电容器串、并联元件的保护,在电容器内部故障时切断电源,防止电容器爆破甚至引起火灾事故。外部保护用以切断电容器回路中的短路故障,且作为内部保护的后备保护。单台熔断器保护是电容器组内部保护的一种。

故障分析:经调查1)安装了熔断特性一致的熔断器;2)系统电压的运行长期基本对称;3)在变电站装设了消谐装置;4)尽管低压侧存在一定的电镀冶炼直供负荷,经省电业局中试所定期测定报告查出,电网中高次谐波成分没有超标;5)尽管污染相对比较严重,但在运行中电容器组的中性点还没有直接接地;6)电容器组的保护定期校验工作规范。

从以上情况看出,可以排除熔断特性不一致的熔断器、系统电压的运行不对称、高次谐波成分高、系统共振、由于电容器组中性点直接接地的同时,发生10 kV单相接地等因素造成的电容器群爆。

由于电容器的速断保护动作,可以推断出在电容器组内部发生了相间短路。在空气相对污染比较严重环境下,由于电容器组的安装屋顶偏

小,靠近外侧的电容器组A相全部、B相的部分经过了雨水冲刷,在大风(本站此时为东南方向)暴雨天气,A相全部、B相的部分电容器极间经雨水和污垢接通造成短路,导致了A B相母线相间短路,其结果造成了电容器的速断保护动作。

一方面电容器组中未经电容器极间短接部分,通过熔断器、AB相母线经电容器的短路放电,导致了相应相的熔断器部分熔断即“群爆”,其短路回路如图2中1方向所示;另一方面,由于电容器是储能元件,此时存在电压,经电容器极间短接的部分则由电源通过电抗器、熔断器经母线短路,由于电路的瞬间短路,在电抗器上产生了较大的电流变化率di/dt,随之在电抗器线圈与地之间产生了过电压Ldi/dt,在此电压的作用下,电抗器接地极击断,飞出1m左右,电抗器本体有三处

(散热器)喷油着火,其短路回路如图2中2方向所示。

并联电容器组熔断器“群爆”故障的典型案例处理

上述的情况造成的损失是惨重的,其一造成了电容器组的A、B相的熔断器全部群爆、电抗器本体有三处(散热器)喷油着火,毁坏了电气设备,影响了电力系统的经济运行;其二造成了10kV母线短路,危及到了电力系统的稳定运行以及电能质量。

5 整改方案及实施

从以上分析可知:发生事故的原因是由于在污染比较严重的情况下,大风暴雨冲刷电容器造成的母线短路。在便于巡视和良好通风的前提下

解决问题的途径是:①减少环境污染对电容器组的影响,②避免大风暴雨冲刷电容器组。

经过慎重考虑,采取加大电容器组室的房顶,尤其在外侧应注意屋檐的角度。

通过整改方案的落实,该变电站电容器组熔断器“群爆”的情况再也没有发生过。

6 结论

为了防止电容器组熔断器群爆问题的发生,做好以下工作是非常必要的:

①安装熔断特性一致的熔断器;②加强系统电压的运行管理;③在变电站装设消谐装置;④加强对电网中高次谐波成分的管理;⑤加强电容器组的中性点平时的清洁维护;⑥保证电容器组的保护定期校验工作规范化。同时设计过程中,在便于巡视和良好通风的前提下,应充分考虑电容器组的防尘、防雨水问题。这样就可能避免电容器组熔断器群爆以及相关问题的发生。

参考文献:

[1]靳龙章,丁毓山.电网无功补偿实用技术[M].中国水利水电出版社,1993年3月

[2]李致恒等.城乡电力网无功补偿技术[M].水利水电出版社,1988年9月

[3]陈维贤.内部过电压基础[M].电力工业出版社,1981年12月

[4]能源部西北电力设计院.电气工程设计手册电气二次部分[M].水利水电出版社,1990年9月