摘要:對金屬化膜高壓并聯(lián)電容器內(nèi)熔絲的考核方法、不自愈時(shí)的保護(hù)以及與斷路器開斷時(shí)間的配合等問題進(jìn)行了討論。
關(guān)鍵詞:金屬化膜 并聯(lián)電容器 內(nèi)熔絲 試驗(yàn)方法 保護(hù) 開斷時(shí)間 金屬化膜低壓并聯(lián)電容器已經(jīng)有30余年的歷史了?,F(xiàn)在盡管還在不斷地提高和創(chuàng)新,但早已被人們普遍接受,因而完全取代了老式的油浸式產(chǎn)品。而高壓并聯(lián)電容器,暫且不談金屬化膜產(chǎn)品,就以油浸式產(chǎn)品而論,還是膜紙復(fù)合產(chǎn)品用量居多,而且較為可靠。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),至2000年底,我國(未計(jì)臺灣、香港和澳門地區(qū))高壓并聯(lián)電容器的總裝機(jī)容量約為168Gvar左右,其中絕大多數(shù)是膜紙復(fù)合產(chǎn)品。全膜電容器雖然走過了20余年的艱難歷程,只是近兩年全膜產(chǎn)品的產(chǎn)量才超過膜紙復(fù)合產(chǎn)品。以2000年為例,按行業(yè)12個廠家的統(tǒng)計(jì),高壓并聯(lián)電容器中,全膜產(chǎn)品按臺數(shù)計(jì)占59.24%,按容量計(jì)占64.03%。而某省電力部門1990~1998年連續(xù)九年的統(tǒng)計(jì)表明,在已投運(yùn)的8.646Gvar電容器中,膜紙復(fù)合產(chǎn)品的容量故障率為0.46%,而全膜產(chǎn)品(大部分是進(jìn)口產(chǎn)品)的容量故障率卻高達(dá)11.88%,后者是前者的近26倍!這充分說明,一類新產(chǎn)品的研制成功并非易事!
金屬化膜高壓并聯(lián)電容器從20世紀(jì)80年代才開始研制,至今在國外仍因種種原因而未在市場上占主導(dǎo)地位。我國的起步要晚得多,從桂林電力電容器總廠開創(chuàng)性的研究工作開始計(jì)算,僅僅六七年光景。但產(chǎn)品上市的速度卻大大高于國外。作者認(rèn)為,我們的此類產(chǎn)品還處在成長期,加之市場需求過旺,該類產(chǎn)品在運(yùn)行中出了一些問題,應(yīng)當(dāng)屬于產(chǎn)品成長期的正常情況。與上述全膜并聯(lián)電容器的發(fā)展情況比較,似乎不應(yīng)該感到意外。當(dāng)然,我們有責(zé)任抓緊研究,讓它日趨完善,以滿足用戶不斷增長的需要。為此,下面想從幾個方面發(fā)表幾點(diǎn)拙見。
首先是對內(nèi)熔絲的考核方法。這似乎是一個不成問題的問題。因?yàn)楦鲊鴺?biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定,而且基本一致。但作者認(rèn)為,這種用鐵釘對有內(nèi)熔絲的元件造成人為短路,用來考核內(nèi)熔絲保護(hù)是否可靠的方法,僅僅對油浸式膜紙和全膜電容器適合,而對金屬化膜電容器就不能認(rèn)為是合適的了!因?yàn)榇朔N方法從根本上講,不能模擬金屬化膜電容器擊穿瞬間的工況,這一點(diǎn)恐怕是大家的共識,不必為之再費(fèi)筆墨了。那么,為什么還要用此方法來考核金屬化膜電容器中的“內(nèi)熔絲”呢?我想答案也許只有一個:嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)!這當(dāng)然無可非議。但是,人們不禁要問:用這樣的方法考核后“合格”的產(chǎn)品,能在紛繁復(fù)雜的運(yùn)行工況中經(jīng)受住考驗(yàn)嗎?近年來僅作者所知的若干情況,已經(jīng)能給出否定的答案。所以我認(rèn)為,研制者切不可因?yàn)樵囼?yàn)通過后產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)就高枕無憂了,而應(yīng)該補(bǔ)充額外的但又非常必要的針對性強(qiáng)的試驗(yàn)項(xiàng)目,嚴(yán)格考核,以確保產(chǎn)品出廠后*可靠運(yùn)行。
其次是“自愈性”。人所共知,這正是金屬化膜電容器的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。很可能就是這一優(yōu)點(diǎn),吸引了不少人的目光,想方設(shè)法要把它推而廣之,讓它也在高壓并聯(lián)電容器領(lǐng)域一顯身手,這無疑有著誘人的前景。同時(shí)人們也沒有忘記,金屬化膜電容器的“自愈性”并非無處不在、無時(shí)不有;而令人費(fèi)解的是普遍承認(rèn)、但卻大多有意(應(yīng)讀做相信上述考核試驗(yàn)結(jié)果)或無意的予以忽視,或者說措施不能滿足真實(shí)要求。既然不自愈或自愈失敗的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,而且此時(shí)故障處的絕緣電阻不降低到零,而是歐姆級至兆歐級的某個不確定的值,那末這一根小小的熔絲怎么能對如此不同的情況給予可靠的保護(hù)呢?也許有人會說,這時(shí)無需熔絲勞神,元件還可繼續(xù)工作。事實(shí)上這種元件也確實(shí)還在繼續(xù)運(yùn)行,但絕非令人放心地*運(yùn)行。為此我們不妨假定故障后的殘留阻值為幾十歐或百歐級,那時(shí)該元件的溫度必然會升高,這一點(diǎn)在運(yùn)行中已經(jīng)得到充分證明。這種溫升不能歸咎于元件端部局部放電所致:①投運(yùn)初期也有局部放電現(xiàn)象出現(xiàn),但是未見元件表面溫度升高,此種溫度大幅度升高只能認(rèn)為是不自愈出現(xiàn)后的結(jié)果;②經(jīng)對在室內(nèi)運(yùn)行的電容器組元件表面溫度的實(shí)際測試,竟達(dá)80℃甚至還高一些。
再次是保護(hù)動作時(shí)限。大家知道,目前投運(yùn)電容器一般都用真空斷路器或六氟化硫斷路器,以10~35kV級而言,開斷時(shí)間通常為2.5~3.0周波左右,亦即50~60ms的時(shí)間。盡管如此之迅速,但仍時(shí)有不能防止故障電容器組事故擴(kuò)大的情況出現(xiàn)。比如電容器爆裂著火后斷路器才跳閘。雖然這種現(xiàn)象原因極其復(fù)雜,很難三言兩語給出一個明確而又為大家公認(rèn)的簡要說法,但有一點(diǎn)似乎可以明白,那就是斷路器的動作時(shí)間還過長,沒能趕在事故擴(kuò)大前切斷電源;或者說有些時(shí)候事故擴(kuò)大所需的時(shí)間小于50~60ms。這就是說,即使加上繼電保護(hù)出口繼電器的動作時(shí)間在內(nèi),總的開斷時(shí)間也在100ms左右。如果仍然視“繼電保護(hù)為后備保護(hù),電容器內(nèi)部的固有(因設(shè)計(jì)而定下來的)保護(hù)為主保護(hù)”是一條基本原則的話,那末,上述時(shí)限就得千方百計(jì)滿足,以確保電容器的*運(yùn)行。如不遵守這一原則,發(fā)生惡性事故的可能性恐怕在所難免。當(dāng)然,由于斷路器拒動釀成的大禍也是有的,這不能和上面的情況混為一談。
無功功率補(bǔ)償,簡稱無功補(bǔ)償,在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置,可以做到大限度的 減少網(wǎng)絡(luò)的損耗,使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之,如選擇或使用不當(dāng),可能造成供電系統(tǒng),電壓波動,諧波增大等諸多因素。
1. 過電壓
過電壓對電力電容器的危害極大。電力電容器的壽命與過電壓的時(shí)間、 過電壓的幅值、過 電壓的次數(shù)有密切的關(guān)系。特別是長時(shí)間過電壓,會使電力電容器發(fā)熱,從而加速絕緣老化 。所以當(dāng)電網(wǎng)電壓超過電力電容器額定電壓1.1倍時(shí), 應(yīng)將其退出運(yùn)行。 工頻耐壓試驗(yàn)裝 置適用于大型的水力/火力發(fā)電機(jī)的耐壓試驗(yàn),采用多節(jié)電抗器并聯(lián)的工作方式,調(diào)整可調(diào) 電抗器的電感量。
2. 過電流
當(dāng)電容器電流超過1.3倍額定電流或三相不平衡電流超過5%時(shí),應(yīng)將其退出運(yùn)行。因?yàn)殡娏?過大,將造成電容器的燒壞事故。
3. 滲漏油
電力電容器是全密封設(shè)備,密封不嚴(yán)則空氣、水分以及雜質(zhì)都可能進(jìn)入電力電容器內(nèi)部。當(dāng) 電容器發(fā)生滲漏油時(shí),則應(yīng)減輕負(fù)載或降低周圍環(huán)境溫度,但不宜長期運(yùn)行。若發(fā)現(xiàn)電力電 容器嚴(yán)重滲漏油,則應(yīng)盡快將其停用。
4. 鼓肚變形
運(yùn)行中電容器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí),絕緣油被電弧的高溫分解,產(chǎn)生大量的氣體,會使油箱 鼓肚變形。出現(xiàn)這種情況時(shí),應(yīng)立即將其退出運(yùn)行并更換備用品。
5. 電容器斷路器自動跳閘
斷路器跳閘后不得強(qiáng)送,此時(shí)首先應(yīng)檢查保護(hù)動作的情況及有關(guān)一次回路,如檢查電容器有 無爆炸、鼓肚、噴油。并對電容器的斷路器、電流互感器、電壓互感器、電力電纜等進(jìn)行檢 查,判斷故障性質(zhì)。如無上述情況,而是由于外部故障造成母線電壓波動而使斷路器跳閘, 經(jīng)15min后允許進(jìn)行試合閘。 未查明原因之前不得試送。
6. 電容器停用處理
遇有下列故障之一者,應(yīng)停用電容器組,并報(bào)告值班調(diào)度員和部門領(lǐng)導(dǎo)。
(1) 電容器發(fā)生爆炸;
(2) 電容器套管發(fā)生破裂并有閃絡(luò)放電;
(3) 電容器嚴(yán)重噴油或起火;
(4) 電容器外殼有明顯膨脹,有油質(zhì)流出或三相電流不平衡超過5%以上, 以及電容器或電 抗器內(nèi)部有異常聲響;
(5) 接頭嚴(yán)重過熱;
(6) 密集型電容器油溫超過65℃,或壓力釋放閥動。
在供電系統(tǒng)中,根據(jù)《預(yù)防電容器裝置事故的技術(shù)措施》中規(guī)定:對高壓并聯(lián)電容器部分, 應(yīng)定 期進(jìn)行電容器組單臺電容器電容量的測量,推薦使用不拆連接線的測量方法,避免因 拆裝連接線導(dǎo)致套管受力而發(fā)生套管漏油的故障。因此可采用全自動電容電感測試儀對電容 器進(jìn)行檢測,提高供電系統(tǒng)的安全可靠性。