变电站10kV—35kV并联电容器的故障探析
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[摘 要]电力是人们日常生活以及生产过程最常用到的能源，并且被很多企业广泛的应用。变电站10kV-35kV并联电容器若出现故障，会对电力系统的正常、安全稳定造成不良影响，也会对人们的生命财产安全造成威脅。因此，本文将对变电站10kV-35kV并联电容器的故障进行分析，提出相应的保护措施，为电力系统的稳定运行提供保障。
[关键词]变电站；并联电容器；故障；保护措施
中图分类号：TP639 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0316-01
前言：电压会对电力系统的正常运行产生重要影响，也会对其经济产生影响，同时也作为电能质量的重要评价指标。电业也与电力设备的使用寿命存在关系，若出现故障与问题，会造成严重的安全事故。目前我国较多电网的输电企业都会使用10kV-35kV并联电容器组对电力系统的电压变化进行保护，从而确保母线的电压控制在合理范围中。
一、并联电容器故障仿真分析
本文使用的仿真系统采用了Matlab中的Simu link电力系统数据库对10kV-35kV并联电容器的故障进行深入分析。
（1）并联电容器内部熔丝熔断之后形成的电流波形
当10kV-35kV并联电容器中的单台电容器被完全熔断之后，电容的剩余值表现在熔断线的八分之一时，在应用的过程中模拟器进行熔断处理，故障在0.16秒后发生，但剩余的数据不会发生变化。从仿真系统提供的电流波形图中不难看出，在10kV-35kV并联电容器运行过程中，若熔丝发生熔断现象之后，相比于之前的运行状态，电容值的损失数值为之前的八分之七，不平衡的电流现象也会在中性点电流互感器出发生，且数值都为5.95A[1]。在电容器开始自我保护之后，会使不平衡的保护断开，这时熔断器的电流数值会达到10A。
（2）并联电容器部分击穿后的具体电流波形
在内部熔丝击穿程度不会经常在实际的电容器中出现，电容值会达到之前的4倍，可以对C7与C8的电容值进行仿真，还可以对开关等相关动作进行模拟。
（3）并联电容器全部击穿后的电流波形分析
在对单台电容器进行全部击穿之后，会产生较大的影响。电容器会先并联、再串联，基于这种情况，若电容器系统中的某个电容器发生击穿现象之后，两个不同的电流就会形成故障点。因此若途中出现脉冲电流，就会说明故障产生的电力较大。由于瞬间发出的电流数值较高，就会使电容器的不平衡电流超过300A，最终到安置10kV-35kV并联电容器出现损坏。因此为了避免10kV-35kV并联电容器故障范围扩大，就需要确保外容器在短时间内被熔断，才能确保电容器的运行安全与稳定性。
二、10kV-35kV并联电容器存在故障与修复措施
通过上文采用仿真系统对10kV-35kV并联电容器的故障以及相关数值进行分析，发现10kV-35kV并联电容器中存在以下几种故障，并提出了相应的解决办法。
（1）严格控制外熔丝质量
并联电容器经常会使用高压逐喷式的熔断器，这种设备元件可以有效避免内部元件损坏，从而造成故障出现或油箱爆裂等事故。但这种电容没有设置有效的安全设置，例如指示断口，其结构也较为简便，价格十分便宜，使电容器经常会出现故障。但也由于价格低廉，被广泛应用在国内的变电站中。在变电站中使用这三种熔断器，若并联电容器出现气体熄灭电弧之后，虽然是基于其自身作用而产生，大却可以将故障电流阻断。之后熔断器具备的动作机理会对其产生影响，大电流的熄弧能力被充分发挥，其开断性会保持稳定状态。在小电流的情况下，开断动作就需要外弹簧才能实现。为了最大程度地使小电流范围中含有足够的运行时间，熔断器的时间与电流特性的规定限制为4小时中严禁熔断[2]，的熔断之间最少不低于75秒或7.5秒。为了确保时间充足，为了基于电流基础上的并联电容器长期不出现失误情况，相关标准中规定了熔丝的额定电流需要控制在1.43-1.55倍范围之间，如果较大，就无法为变电站的敏感性提供保障。
目前我国的熔断器所处环境十分复杂，还由于原材料、制作工艺、结构等多方面因素的影响。使成品在投入使用的实际过程中经常会由于各种缺陷出现失误，例如BAM12/2-334-IW型号[3]，其中的单台电容器额定工作制为56A电流，这个数值可以在熔断器的正常运行范围中运行，但如果运行的时间过长，在熔丝中就会将热量持续积累，若出现缺陷，即使是在固定的电流值范围内，也依然会出现熔断故障。针对A市发生的多起熔断器的熔断现象事故进行分析，就可以看出，熔断器发生熔断事故，几乎是在没有任何故障的前提下发生的，在对并联电容器检查之后，并没有发现其出现问题。这就表明，这种现象是由于并联电容器不平衡的电流保护。因此，如果熔断器的质量很差，就很容易使并联电容器在运行过程中出现群爆或误动作问题，但也不能因为这种原因就将其更换成规格更大的熔丝，从而符合平衡的要求，这样就会造成并联电容器发生故障的过程中失去保护，在对事故现场中的实际情况进行分析之后，发生事故的主要原因是由于熔丝的选配不合理。
（2）加强内熔丝与外熔丝的配合
电容中的重要配件就是内熔丝，其会与元件互相结合，在运行过程中若出现任何情况，例如元件存在击穿现象，与其对应的内熔丝就会在短时间范围内发生熔断情况，产生能量的部分主要为并联元件中的储能进行放电，这与外熔丝的熔断机理并不相同。若其中的一个元件出现问题，与其并联的元件并不会出现故障，依然可以正常运行，这就会在一定程度上逐渐减少总电容量。因此需要避免内熔丝与外熔丝混合使用的情况。基于仿真二与仿真三的结果来看，若内熔丝中的某个元件出现故障，就会对电容量造成影响，但不会对外熔丝的电流造成太大影响，不会轻易出现熔断现象。因此在对并联电容器外观进行检查的过程中，不会发现具体存在的故障。但在不携带内熔丝的基础上，若没有元件发生故障，主要表现为单台并联电容器的电容量开始不断上升，外熔丝的电流就会随之持续增加，从而造成熔断现象发生。
（3）对不平衡电流进行保护与配合
通过仿真结果与实际的工作经验可以看出，若电流对电容器进行击穿，击穿过程中电流会逐渐增大，不平衡电流也会随之增加，内熔丝的熔断电流会减少，同时，不平衡的电流与会降低。因此可以对二者的灵敏度进行修改，可以对装置的对应值形成保护，若并联电容器的台数M满足最小的并联台数标准要求时，就要对熔断器进行一级保护。基于仿真数据结果来看，若故障的程度不严重，可能包含内熔丝熔断与内容器熔断两种喜爱你想。中性点的不平衡电流很小，在并联电容器流过时也会维持在安全范围中。还可以将并联电容器在正常运行状态中的电流控制在1000A左右，若不平衡电流不会对电容器产生较大影响时，就可以确保并联电容器稳定运行。可以将不平衡电流保护作为报警装置，只有其可以正常发出声响即可，若电容器的断流发生故障，可以将单台的熔断器电流量不断提升，若在短时间范围内出现不平衡保护操作，可以将这种故障看作为一种击穿故障，就可以对不平衡保护实施以及保护。
结语
在对10kV-35kV并联电容器进行系统数学建模分析之后，对10kV-35kV并联电容器中的内熔丝各种问题进行了详细的分析与探讨。之后将数学仿真模型中提供的数据，对10kV-35kV并联电容器保护装置的运行进行了调整，从而提升了数值仿真的程度，还可以更加客观、准确地对10kV-35kV并联电容器机理变化与故障进行掌握，还使用了相应的办法对其进行解决，从而为10kV-35kV并联电容器稳定运行提供保障。
参考文献
[1]张建军，孙红华.高压并联电容器在线监测系统的研究[J].电力电容器与无功补偿，2013，34（02）：22-27.
[2]荀华，张翔宇，李国浩，郭红兵.内蒙古电网并联电容器装置缺陷统计分析[J].内蒙古电力技术，2017，35（02）：10-14.
[3]刘书铭，李琼林，杜习周，余晓鹏，张晓东.无功补偿电容器组串联电抗器的参数匹配[J].电力自动化设备，2012，32（04）：145-150.
作者简介
王锋（1976-），男，本科，高级工程师，变压器检修高级技师，从事变电检修技术工作。
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