电容器常见故障的处理和预防对策研究

赵希希

摘 要：影响电容器运行的因素主要有工作电压，工作电流与谐波，环境温度。本文分析了电容器常见的渗漏油现象，鼓肚现象，保护动作，爆炸，电容器温度过高，电容器异常响声等故障及其处理方式。提出了合理选择电容器及其接线方式；保证合适的运行温度，谐波控制；电容器要进行安全操作；加强巡视和检查等电力电容器故障的预防措施。

关键词：电容器 故障 处理 预防对策

中图分类号：TM531.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0103-02

电容器是电力系统中大量使用的一种设备，它的合理应用关系着整个电网的安全，同时在保证输电质量的情况下，它的无功补偿性质可有效降低能量损耗、调节整条线路的电压。日常生活以及工业生产中，电容器故障屡见不鲜。一方面由于电容器属于损耗元件，长时间的工作导致结构老化；另一方面主要是人为因素，操作不当加上电容器本身设计存在缺陷，导致其使用寿命非常短。因而，为保障电网的安全和稳定运行，有必要采取有效措施来应对电容器的故障问题，从而提高电容器的工作效率和使用寿命。

1 影响电容器运行的因素

电容器除了生产质量要过关以外，运行时还受到许多外界因素的影响，如电压、电流以及外界温度等。其中伴有闪电的阴雨天、人为地操作不当、运行方式的调整都会导致电压忽高忽低，非常不稳定；电流的变化一般是由于一些谐波的介入，导致线路中可用电阻的变化。电容器存在的故障问题，为工业生产和人身安全埋下了隐患。

1.1 工作电压

工作电压的不稳定很大几率导致电容器出现故障，尤其是电压过大，超出一定范围需要马上断开回路，否则会造成整个线路的瘫痪。

1.2 工作电流与谐波

工作电流的激增原因一般分为三种情况：一是线路电压的升高或特殊负荷的接入，使得电容器的工作电流瞬间变大，超出承载范围；二是一些谐波、非正常频段波的介入，引起线路中出现过电流，对电容器损害非常大；谐波主要是由谐波电流源产生，一般在非线性设备上比较常见；三是由于基波过电压和谐波过电流一起引发的电容器故障。

1.3 环境温度

电容器的正常运行对外界环境要求比较严格，温度不适中会引起不同级别的故障。电容器长时间的工作产生大量的热，造成自身温度过高，电容器内部元件极有可能烧毁，造成线路瘫痪；而如果环境温度太低，电容器内的油的活性无法被激发，失去绝缘作用，轻易就被线路中的高压电流所击穿。

2 电容器常见故障分析及应对策略

2.1 对渗漏油现象的分析及相应处理

电容器是全密封设备，实际生产的不合格或者使用时没有及时维修，很容易造成电容器密封不严的现象。而密封不牢固出现最普遍的故障就是渗漏油，使得油箱内部的油质量不纯，绝缘能力大大减弱，危害极大。由于生产工艺的不完善，油箱焊缝和套管处的焊接不牢固，很容易造成油泄漏。

套管处螺栓和帽盖的焊接属于低强度式的机械焊接，施加的力稍微大些就会造成脱落；有的电容器采用硬母线连接的方式，使螺栓受力，温度变化伴随着受力情况也发生变化，很容易破坏零件之间的连接；另外搬运时操作不合适也会使焊缝开裂，例如直接提套管、运输过程颠簸等。

为解决以上情况的发生，从而保证电容器和正常工作，检修人员应采取措施，加强管理，对不同渗漏问题提出针对性的策略。

2.2 鼓肚现象的分析及处理

电容器所有故障中，鼓肚现象属于最为常见的一种。电容器工作时，温度会发生很大的变化，设备内部发生剧烈的物理变化，外壳很容易发生膨胀或收缩，这也实属正常。但当内部发生局部放电，绝缘油发生化学反应，产生大量气体，箱内气压升高，箱壁膨胀变形，形成明显的鼓肚现象。鼓肚现象的发生主要是由于生产工艺不合格，一些内部零件质量差，电容器油起不到绝缘效果，另外工作场强要求严格，普通的车间生产很难达到标准，这样生产出来的电容器，在实际应用中，电极边缘、拐角和引线与极板接触处，场强和电流过大很容易击穿熔丝或过热烧伤绝缘。此外，过电压很容易造成线路中的局部放电现象，对电容器损坏相当大。所以选取电容器一定要把好进货关，避免因鼓肚而减少电容器的使用寿命。

2.3 保护动作及其处理

电容器的运行需要接入三相电，电容的不同很容易造成三相电流不稳定，使电容器跳闸而断开整个回路；一部分电容器采用的是熔断器保护，一些故障的发生使熔断器熔丝熔断；人为操作不当，致使电容器产生过电压，触动保护保护装置，跳开断路器。因此，应对不同情况的保护动作，可以采取相应的处理办法：

（1）电容器使用久了，电容值会发生改变，要派专业人员定期检测与维修。

（2）为解决三相容量分配不均的现象，在安装电容器组之前，对电容量要进行有效地计算，使三相误差不超过某一相电容量的5%；装有继电保护的装置，对运行电流都有一定的限制，最初调试时应平衡电流误差，减少保护装置的运行次数；为避免类似情况的在发生，应测量电容器极对外壳绝缘电阻，大小不应不低于2000 MΩ。

（3）电容器只有在额定电压下，才能最大限度发挥其功能。线路电压过高、过低，电容器都达不到预定的效果，时间久了，还会造成电容器损坏，减少其使用寿命。

（4）采用熔断器作电容器保护时，对熔体的材料选择要慎重，一般熔体的额定电流不应超出电容器额定电流的30%；高次谐波和涌流对电容器影响非常大，在上电容器上安装串联电抗器，可以有效解决类似问题。

2.4 爆炸的原因分析及处理

电容器外壳材料的机械韧度比较适中，承载能力有限，当电容器内部极间游离放电，电容器极间被击穿，壳内能量瞬间升高，很容易冲破外壳造成爆炸。爆炸的能量源泉是并联的电力电容器的放电电流。此时，保护装置运行，避免引发线路中其他电容器的爆炸，引发一连串事故的发生。endprint

近年来，由于生产工艺上的完善，电容器很少出现爆炸现象。电容器配备相对应电流的熔体，其安秒特性就会非常小，能量不足以冲破油箱。由于故障电流受到限制，星形接线的电容器组也很少发生爆炸现象。我们可以看出熔丝保护对电容器的正常运行有着很大的作用，只要其配置适当，安秒特性小雨爆裂特性，就能有效防止爆炸现场发生。另外，纸膜和全膜电容器的极间击穿短路引发原因相同，但是工作原理却是不同。局部放电后，绝缘纸在高温下碳化，绝缘性能减弱，且会产生大量气体，冲破油箱，发生爆炸。在高温下，全膜电容器的薄膜开始熔化，两端电极隔着薄膜家畜，不会产生放电和化学反应，更不会引起爆炸，所以全膜电容器具有防爆功能。

2.5 电容器温度过高的处理

很多原因都会导致电容器温度过高而引发故障。其主要原因是由于线路电压过高，造成高次谐波的流入，使电容器电流超过额定工作电流。另外，由于工作环境的限制，电容器介质损耗、不断老化，导致电容器温升过高，进而影响其使用寿命。

一般来说，气候变化和电容器工作效率的大小都会造成电容器室的环境温度发生变化，应在电容器高度的2/3处（散热条件最差处）装设温度计，外壳处粘贴示温蜡片，指派专门人员定期观察，温度异常时，采取必要的通风、降温措施，调节环境温度，保证电容器的正常运行。

2.6 电容器异常响声及处理

假如电容器工作时发出特殊响声，说明设备已经出现了故障。如运行时伴有“滋滋”声，则表示极板尖端在放电。而“咕咕”声是设备发出的危险警报，表明电容器外部或内部有局部放电，极板马上被击穿，因此立即停止运行，查找原因。

处理类似问题时，应首先断开电源及电容器的上、下刀闸。对于有熔断器的设备要先取下其熔丝管。然后比较重要的一步就是进行人工放电，损耗掉线路中残余电荷。放电时，要严格遵循规定的操作流程，放电直至无火花和无声音结束。最后，将接地线恢复到原位。

即使做到以上步骤也不能保证维修的绝对安全，因为电容器内部断线或熔丝熔断，以及长时间工作造成的引线接触不良都有可能引发电容器故障。而人工放电后电容器本身还有残余电荷，不能轻易拆卸。所以，运行或检修人员必须带好绝缘手套在开始工作，用短路线短接的方法，卸载电容器残留载荷。此外，必要时对串联接线的其他电容器也要进行放电处理。总之，为避免施工的安全，造成不必要的损失，必须要把与电容器的电荷全部方尽。

3 电力电容器故障的预防措施

3.1 合理选择电容器及其接线方式

单台保护熔断器在实际应用中具有一定的限制性，不能及时开断，加大了电容器的爆炸概率。在内部故障发生时，单台熔断电容器触发保护装置后，熔断电流自身的能量产生的气体能使得电弧瞬间熄灭，断开整个电路，完成保护工作。理论上讲，只要故障电容器中熔断器能够成功开断，油箱是不会爆炸的。但是由于电容器长时间的运行，灭弧管受潮发胀，熔断器无法完成灭弧。此外还有生产工艺不当或安装不合格，尾线容易被卡住，不能迅速弹出开断电容器。

减少电容器故障发生的有效措施，除了安装保护装置之外，合理的接线方法也算是一个好办法。电容器组的接线方式有很多种，可分为双星形接线、单星形接线、角形接线等。其中双星形接线在实际应用中比较普遍，而且能够最大限度防止故障的产生。对比星形接线和角形接线，电容器组进行角形接线，必须承受来自线路中的线电压，发生故障时，三相被击穿形成短路，之间的电流过大，能量骤升，冲破油箱的束缚，发生爆炸；而电容器采用星形接线，其中一相被击穿时，另外两相可以起到调节作用，限制电流，采用星形接线且中性点不接地的方式，不仅方法简单，可控性强，不受其他因素的干扰，是应对内部故障的一种有效解决方法。

3.2 保证合适的运行温度，谐波控制

（1）电容器的标准工作温度是-50℃～+55℃之间。对于我国大部分地区，电容器主要会由于温度过高引发故障。因此，应随时监视和控制电容室内的温度，优化其工作环境，加强通风，降低室内温度，避免由于负荷过大造成短路或者爆炸。

（2）我国电容器安装规定：电容器正常运行时，电流不得超过额定电流的30%。但是随着信息化时代的发展，电网中存在越来越多的谐波，很容易引起电容器的电流过大。目前，为有效控制谐波，人们经常在回路中装设适当参数的阻尼式限流器或串联电抗器来避免谐波的干扰。必要时，可在电容器上串联适当的感性电抗来防止过电流的产生。

3.3 电容器要进行安全操作

（1）在线路停电和全线复送电时，要按规定的步骤对电容器进行操作，电容器开关和各路出线开关的操作顺序不能乱，停电时应先断电容器，后断开各线路；复送电时，先合各线路，再合电容器。

（2）全线出现事故停电时，应保持电容器的处于关闭状态。

（3）电容器断路器跳闸后，没查明故障原因不得强送电，如果熔丝损坏，不得更换熔丝送电。

（4）电容器放电时，一定要放尽，至少应放电3 min。合闸后如果线路存在大量电荷，强大的电流冲击很容易引起爆炸。

（5）为了检查、修理的需要，维修人员一定要带绝缘手套，避免接近电容器时，对人生安全造成威胁。

3.4 加强巡视和检查

对运行中的电容器组应进行日常巡视检查，排除设备故障和安全隐患。在发生熔丝熔断、断路器掉闸等现象后，要及时报告上级，进行断电维修，必要时更换设备。

（1）变电站的工作人员要担负起责任，坚持电容器组的日常巡视检查，做好相应的维修工作。针对电容器受温度影响较为严重这一特点，夏季的巡视工作安排在中午进行，其他季节可在电网电压最高时进行；如果一些必要的检查需要断电，可以和业主协商进行短时间停电。实际检查时，首先观察有无漏油的痕迹，电容器内部是否有奇怪的声音，以及示温蜡片的熔化情况；针对容易出现故障的部位，检查时应该多加注意，如电容器外壳、熔丝等；利用温度表、电压表、电流表等有效数据进行合理分析，排除故障。人工放电时，值班人员注意相应的保护措施，悬挂临时接地线。

（2）一般来说，电容器组需要每个月都进行一次停电检查。除日常检查任务外，还要细微观察零部件的松紧及接触情况，；检查线路是否存在潜在的缺陷；清理电容器的内部微尘，以免灰尘阻碍极板间的绝缘效果；保护装置中的接地线是否着地；检查继电保护装置的弹簧是否能正常弹起；检查电容器组的断路器、馈线等

（3）当电容器组保护装置工作后，断开电容器组开关，立即进行特殊巡视检查。室外运行的电容器组，更容易受恶劣天气的影响，应加大巡查和定期检修力度。必要时应重新对电容器进行性能检测，对于熔丝熔断、断路器跳闸等类似故障，找不出原因之前不能合上电容器开关，避免烧坏电容器组的其他设备。

4 结论

电容器常见故障分有渗漏油现象，鼓肚现象，保护动作，爆炸，电容器温度过高，电容器异常响声等，针对这些问题提出了解决对策。为了做到防治结合从合理选择电容器及其接线方式；保证合适的运行温度，谐波控制；电容器要进行安全操作；加强巡视和检查四个方面提出了电力电容器故障的预防措施。

参考文献

[1] 王法杰.智能建筑中高压电容器的运行与维护[J].物联网技术，2014，1：55-56.

[2] 刘晓星.浅析如何降低电容器故障概率[J].电源技术应用，2013，10：185.

[3] 邢文良.电容器运行异常与事故的处理[J].电子世界，2012，10：75-76.

[4] 谢广志，牛顺清，李拥军.一起电容器故障分析及电容器组设备管理[J].农村电气化，2013，10：34-35.

[5] 沙胜，万敏.几起35kV并联电容器故障引发的思考[J].中国高新技术企业，2013，31：108-109.endprint