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变电站电容器防击穿设计研究

2019/07/16 阅读:

摘要:电力电容器是变电站的重要核心组成元件之一,承担着电力系统无功调节的重要作用,电力电容器能否正常运行会影响电力系统的安全性、稳定性以及整个电网的运行质量。在实际的运行过程中,经常会受多种因素影响发生电容器被击穿损坏事故。文章主要就电力电容器运行过程中发生击穿后如何改行进行了阐述,重点讨论了电力电容器改进运行的原理和方案以及改造效果。

关键词:电力电容器;防击穿;改进设计

随着我国国民经济的快速增长,社会对电力的需求不断提升,电力工业异军突起。煤矿是用电大户,电力系统的稳定运行对煤矿安全生产意义重大。在变电站的电力设备中,电容器是其重要组成部分,随着电力系统中投运的电容器数量逐渐增加,受运行因素和其他原因影响,电力电容器经常会出现被击穿的现象,对电力系统运行安全以及工作人员人身安全造成威胁。本文分析了变电站电力电容器运行情况并进行改进,对于保障电力系统的稳定运行和煤矿用户的安全生产有着现实意义。

1电容器击穿的原因分析

由于电力电容器长期处于运载状态,经常会受到电网中各种非正常因素引起的过电流对电容器的冲击;当系统中电压、电流超越电容器的额定值时,将导致电容器内部介质损耗增加,造成过热加速绝缘老化,严重时会造成击穿。综合近年来变电站电容器被击穿的案例分析,主要原因有以下几种:1)制造工艺不良,使用中绝缘损坏下降,造成电容器内部原件击穿;2)电容器密封不良和漏油;3)操作不当,带电荷合闸;4)电容器组的布置和接线方式存在缺陷。通过分析总结,前两个原因均属于制造工艺问题,只能通过使用过程中及时巡查和维护避免。第三个原因为操作问题,可以通过加强培训规范操作避免。第四个原因属于电容器布置连接设计问题,需要引起供电部门高度重视。本文着重从电容器的布置和连接方式进行探讨。

2改进方案

2.1改进前电容器组的布置和接线方式

以某集团公司35kV变电站为例,该变电站担负该集团公司南北供电网联系任务。该站的正常运行直接影响到矿井安全生产。2016年7月该站2号电容器2段跳闸,对2号电容器2段进行再合闸操作,均再次跳闸,显示保护电路保护跳闸,停电对电容柜进行检查,发现电容器损坏击穿。图1为原来电容器的布置和接线方式,由图1可知,电容器组每相采用5只电容为389uF的电容器串联,每个电容器耐压为800V,串联后耐压共为4000V左右,总容量为77.8uF。通过电抗变压器L接成星星接线,分合采用高压接触器C并入6kV主回路,保护采用电压互感器B作为取样,一次为星星接线,电压互感器B一次的星点和电容器、电抗器星点相连,在正常工作状态下,电容器、电抗器星点和电压互感器B星点都为零。电压互感器B二次无输出J不动作,J1闭合控制为典型的启、保、停工作方式;C得电,电容器正常工作。当三相电容器任意一相发生短路或开路、电容容量偏移超过额定值时,使L星点偏移同时电压互感器B的星点不为零,电压互感器B二次为典型的开口三角,当电压互感器B不为零,电压互感器B二次有电压输出,电压继电器J动作,使J1点断开,高压接触器释放,从而保护电容器不至于故障扩大。

2.2改进方案

电容器发生故障后,首先切断高压电源、进行验电、放电、挂接地线,并对电容器进行放电,确保设备电容器不带电方可进行检修作业,工作前先断开220V控制电源,检查控制部分是否工作正常,正常情况下接触器C应该是按Q保持、按T断开,如不正常应检查接触器二次控制回路。如果以上工作正常,并且在带电合闸时J跟着动作,说明故障出现在电容器、电抗变压器、电压互感器等线路上,应重点检查电压互感器和电容器,检查电容器最好使用电容表进行,可以准确测量出每个电容器的容量,经认真检查,确定出被击穿的电容器,并测量出其它电容器的容量。由于5个电容器串联没有采用任何均压措施,当电容器容量发生老化容量改变后,每个电容器所承受的电压不相等,从而使容量变小的承受电压较高而击穿损坏。根据对故障的分析,确定改进方案如下:1)将原来低电压电容器串联方式改进为高电压电容并联,电容器采用4只BAM6.6/310021.92型电容器,电压为6.6kV,额定容量100kVar,电容容量21.92uF的高压电容器4组并联。通过使用高电压电容并联后,电抗器L接成星形连接,保留采用高压接触器C并入6kV主回路,如图2所示。既满足了电压要求,又提升电容器耐压,同时克服了电容器受压不均。2)加装微机自动投切控制单元,加装“自动/手动”转换开关及分合按钮,方便现场操作。

3结语

经过以上的改进,弥补了系统的缺陷,克服了检修过程中无法解决的问题,解决了电容器易被击穿的故障,提高了矿井的供电安全,给安全生产提供了保障,在保证设备正常运行下还能节约整体更换电容器的费用。如果用整体更换方案大约需要投入资金140万元,采用本改进方案,只需用整体更换方案十分之一的资金,既节约成本,又提高效率,有一定的推广应用价值。

作者:李志华 单位:潞安环能股份公司

变电站电容器防击穿设计研究

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