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摘要：作为电力系统无功补偿和调整电压用的高压并联电容器装置，当其额定电压、额定容量，以及与电网连接方式确定以后，设计选择电容器组的接线方式，便成为关系到电容补偿装置是否安全可靠与经济合理的关键问题。电力电容器的作用：应用于电路中作移相、耦合、降压、滤波等。本文介绍了电力电容器的作用、分析了电容器引发的击穿事件、重点论述了造成电力电容器击穿的原因。
关键词：电力电容器；击穿；原因分析
电力电容器，用于电力系统和电工设备的电容器。任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，即构成一个电容器。电容器电容的大小，由其几何尺寸和两极板间绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为乏或千乏。
近年来，在电容器制造技术、工艺、材料上有了一定改进，如内部增设一定自愈保护，对谐波的治理采取了一定的抑制、滤除系列措施，但由于种种原因，未能普及有效地得到应用，在实际使用中，出现电容器损坏故障仍屡见不鲜，所以，对电容器的安全运行必须采取一定的保护措施。
1.电力电容器的作用分析
电力电容器的作用都有：移相、耦合、降压、滤波等，常用于高低压系统并联补偿无功功率、并联交流高压断路器断口、电机启动、电压分压等。电力系统的负荷如电动机.电焊机.感应电炉等用电设备，除了消耗有功功率外，还要“吸收”无功功率。另外电力系统的变压器等也需要无功功率，假如所有无功电力都由发电机供应的话，不但不经济，而且电压质量低劣，影响用户使用。电力电容器在正弦交流电路中能“发”出无功功率，假如把电容器并接在负荷（电动机），或输电设备（变压器）上运行，那么，复核或输电设备需要的无功功率，正好由电容器供应。电容器的功用就是无功补偿。通过无功就地补偿，可减少线路能量损耗；减少线路电压降，改善电压质量；提高系统供电能力。
运行方式：（1）允许运行电压并联电容器装置应在额定电压下运行，一般不宜超过额定电压的1.05倍，最高运行电压不用超过额定电压的1.1倍。母线超过1.1倍额定电压时，电容器应停用。（2）允许运行电流正常运行时，电容器应在额定电流下运行，最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍，三相电流差不超过5%。（3）允许运行温度正常运行时，其周围额定环境温度为+40℃～-25℃，电容器的外壳温度应不超过55℃。电力电容器分为串联电容器和并联电容器，它们都改善电力系统的电压质量和提高输电线路的输电能力，是电力系统的重要设备。
2.电容器引发的击穿事件分析
电力电容器在低压配电系统中作为无功功率补偿装置的主要电器件而得到广泛应用，但由于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电流值时，将导致电容器内部介质耗损增加，产生过热而加速绝缘老化、降低使用寿命，严重时可能使介质击穿，并发重大事故。
（1）过程：2004年11月2日上午9时，某公司35KV变电站内6KV电容器补偿装置由于高压熔丝被熔断5根（不是一次熔断，而是自9月以来依次被熔断，一直没有备件更换）。变电站值班人员将电容器退出运行，断开断路器手车柜，合上接地刀闸；断开电容器进线柜隔离开关，合上接地刀闸。由电工对已坏的熔断器进行更换，10时熔断器更换完毕，操作人员按倒闸操作顺序依次断开接地刀闸，合上隔离开关，断开手车柜接地刀，并将手车摇至工作位置。该变电站系无人值班设计，操作人员在后台机上对电容器断路器进行遥合，在合闸的一瞬间，只听电容器室一声巨响，而断路器并没有跳闸，此时电容器三相电流依次为UA=196.8A，UB=126A，UC=195.6A（该电容器组容量为3000Kvar，单只容量为200Kvar，为星形接法，串联电抗器为180Kvar）。值班人员当即到电容器室检查，发现A相电容器有一只电容器鼓肚，保险熔断；B相有三只电容器鼓肚变形，保险熔断；C相有一只电容器鼓肚变形，保险熔断。值班人员随即断开断路器，并将手车摇至实验位，合上接地刀。（2）事故分析：当日技术人员对现场情况进行分析初步认为，这是一起由于操作过电压引起的电容器击穿鼓肚事故。首先对断路器进行继电保护测试，结果表明保护及开关均能保证动作；其次如果是由于断路器触头弹跳引起过电压，则断路器出口及电容器进线侧所装的过电压吸收装置也应该动作保证，从而断路器跳闸。另外又对现场损坏的电容器进行分析发现，所损坏的5只电容器均是被更换了保险又重新投运的电容器，故我判断此次事故是（1）由于电容器质量造成。这是因为电容器在运行时内部发生击穿，引起熔丝熔断，重新更换熔丝后投运时，其余各台电容器对已击穿的电容器进行放电，放电能量大，脉冲功率高，使得电容器油迅速汽化，引起鼓肚、漏油，熔丝再一次被熔断。（2）有可能为谐振过电压引起。由于电容器组上并联有硅整流或其他非线性设备（在本次事故中，我认为是电源侧输入谐波源），非线性设备产生的畸变的电流、电压叠加在电容器的基波上，如果电容器容抗和系统感抗相匹配构成谐振，谐波的频率fn等于或接近电容器固有频率fo，这样致使电容器过电流和过电压，严重时引起电容器内部绝缘介质局部放电，导致电容器鼓肚损坏。另外，高次谐波频率高使得容抗下降，电流增加，电容量增加，熔丝熔断。
（3）经验教训：在电容器运行过程中发生高压熔丝熔断，应立即退出运行，对电容器进行绝缘耐压试验，如果发生绝缘下降或击穿必须立即进行更换。
3.造成电力电容器击穿的原因分析
由于电力电容器投运越来越多，但由于管理不善及其他技术原因，常导致电力电容器损坏以致发生爆炸，原因有以下几种：
（1）电容器内部元件击穿：主要是由于制造工艺不良引起的。（2）电容器对外壳绝缘损坏：电容器高压侧引出线由薄铜片制成，如果制造工艺不良，边缘不平有毛刺或严重弯折，其尖端容易产生电晕，电晕会使油分解、箱壳膨胀、油面下降而造成击穿。另外，在封盖时，转角处如果烧焊时间过长，将内部绝缘烧伤并产生油污和气体，使电压大大下降而造成电容器损坏。（3）密封不良和漏油：由于装配套管密封不良，潮气进入内部，使绝缘电阻降低；或因漏油使油面下降，导致极对壳放电或元件击穿。（4）鼓肚和内部游离：由于内部产生电晕、击穿放电和内部游离，电容器在过电压的作用下，使元件起始游离电压降低到工作电场强度以下，由此引起物理、化学、电气效应，使绝缘加速老化、分解，产生气体，形成恶性循环，使箱壳压力增大，造成箱壁外鼓以致爆炸。（5）带电荷合闸引起电容器爆炸：任何额定电压的电容器组均禁止带电荷合闸。电容器组每次重新合闸，必须在开关断开的情况下将电容器放电3min后才能进行，否则合闸瞬间因电容器上残留电荷而引起爆炸。为此一般规定容量在160kvar以上的电容器组，应装设无压时自动放电装置，并规定电容器组的开关不允许装设自动合闸。此外，还可能由于温度过高、通风不良、运行电压过高、谐波分量过大或操作过电压等原因引起电容器损坏爆炸。
在低压电力系统中，使用电力电容器是为了提高系统的功率因数，减少无功损耗。电力电容器在运行_中发生损坏甚至爆炸的事故时有发生，轻则损坏配电设备，重则破坏建筑物并引起火灾。
4.结束语
保证并联电容器装置安全运行是工程设计的首要任务，除了应选择质量好的电容器产品和性能好的配套设备，还必须注意无功补偿技术的最新发展，以便在工程设计时确定正确合理的技术原则。特别应该注意的是接线方式和保护方式的适用条件、设备选择时应注意内熔丝电容器和外熔断器的适用条件、电容器安装与布置首先应满足安全要求，其次要有利于运行维护。
参考文献
[1]何卫国.电力电容器运行状态在线监测装置[D]，苏州大学，2015.
[2]刘生辉.并联电力电容器过电压分析与仿真研究[D]，华南理工大学，2015.
[3]王友功.电力电容器的绝缘击穿[J]，电力电容器，2017.