襄阳源创电气有限公司小王告诉我们:目前低压电容器装置通常在电容支路串联6%(7%,13%)电抗器,用于阻止谐波电流进入电容支路。在电容器运行过程中,经常发生电容器烧毁,支路熔断器熔断,电抗器烧毁的事故,下面是某企业部分故障现场的情况。
分析有以下原因:
1) 串联电抗器的线性度问题。如果电抗的频率阻抗进入饱和区,则电容和电抗串联谐振频率可能跑偏,对应某次谐波频率,变为了吸收某次谐波的滤波电路,导致电流过大而烧毁,损坏的首先是熔断器,其次是电容器和电抗器。
解决方法:
-- 订货时应提出电抗器的电密和磁密的参数,保证电抗的线性度。
-- 电容柜应安装电流谐波保护器,监测电流的异常变化。
2) 电抗器参数不合理。订货时只是简单提出串联6%或7%的电抗,由电抗器厂家计算具体参数,而电抗器厂家由于价格竞争,往往采用低性能的硅钢片,同时磁密取得太高。应该具体给出XL占XC的百分比,然后由用户计算出电抗量,额定电流和功率,提供给电抗器厂家。
3) 电容器容值变化。质量较差的电容器其容值衰减很快,例如串联7%电抗的电容支路,其谐振频率为189Hz, 当容值衰减20%时,谐振频率变为227Hz, 当容值衰减30%时,谐振频率变为245Hz,此时如果电网中有5次谐波,则会导致电容器过流。
解决方法:
-- 经常检测电容器的容值,更换容值变化大的电容器。
-- 电容柜安装电流谐波保护器,监测电流的变化。
4)上级电网和本级串电抗的电容器形成滤波电路导致电容器过流。
5) 多个电容支路发生并联谐振。如果第1个支路的串联谐振频率为189Hz, 第2个支路串联谐振频率为210Hz,则会在189Hz和210Hz之间产生很高的谐振电压,会击穿电容器和电抗器的绝缘,甚至导致避雷器动作导通。
上图中共2条电容支路,1条谐振次数为4.5,另1条谐振次数为5.5, 则2条支路的并联谐振次数为5次,导致5次谐波放大。见红色曲线。纵轴为2条支路合成阻抗与电网阻抗的比值,横轴为谐波次数。
6) 环境温度过高
夏季由于环境温度较高,电抗器又是发热源,柜体内部温度较高,热量散不出去,造成电容器温度长时间超过55℃,会造成电容器绝缘程度降低,金属化膜老化,自愈点增多,容量衰减加剧,电容器内部气体压力增大,最终导致电容器爆炸。
7) 导线接触不良
从事故现场的照片可以清楚的看到,爆炸的电容器上的B、C相的导线已从电容器的连接端子上脱离,且B相线鼻子也已脱落。由于虚接使接触面减小,接触点阻值增大,导致电容器发热,电容器内部气压增大,在顶开电容器防爆拉线的瞬间,由于它的压力很大,有巨大的能量,把电容器的芯子崩出。因此导线虚接可能是导致事故发生的原因之一。
经常检查,用红外测温器测量接点处的温度。
3. 结论
串联电抗器的电容器组的故障有多种原因,在设计时应全面分析电网现状,以及谐波情况,提出切实可行的技术方案。在运行时应配置监测保护手段,随时掌握运行状态,避免造成重大事故。应生产企业要求源创公司参与技术改造后,安全运行一年以上无故障,补偿效果达到客户要求。
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