沈意
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801
【摘要】煤层气电冋运行以来开闭所的电力电容器频繁发生故障，给煤层气的生产带来了很大的影响，也给水电厂对外服务的形象造成了不良的后果，电力电容器的故障虽然不能造成煤层气供气的中断以及大面积的停电，但对压缩机的正常运行以及经济运行造成的损失都是很大的，为此，须解决好这个难题，从根本上找出问题的所在，提出解决方案，并终予以实施。下面就电力电容器经常发生故障的原因进行的分析和解剖，结合山西煤层气电网的特提出整改方案。
【关键词】：电力电容器；煤层气；电压；运行
0引言
水电厂山西煤层气分厂的主要目标是为煤层气分公司的煤层气生产服好务，保证煤层气电网安全、可靠、经济运行。由于山西特殊的地理结构和环境特，使其对电网的整体维护造成了很大的不便和困难。电力电容器作为开闭所中压缩机运行补偿的电器设备，对压缩机的正常运行起到很大的作用卩-4。煤层气电网现有10座10kV开闭所，压缩机20台，每一台压缩机都有电力电容器补偿柜，它是保证煤层气外输加压的必要设施，保证它的可靠运行就是提高了煤层气的气量外输能力，所以，电力电容器的故障问题必须解决。
1煤层气电网电力电容器的故障现象
1.1电容器制造原因及分析
由于电容器制造原因引起的故障大多是由于一些小的生产厂家靠贴牌大公司进入煤层气电网来的。高压电力电容器本体是由多个元器件组成的，由于原材料及制造工艺的等原因，介质中可能存在杂质、机械损伤、针孔、清洁度低等问题,造成电容器制造原因发生故障，这是由于水电厂山西煤层气分厂建立之初，对入网的设施和设备进行的检查和验收中,不具备先进的仪器仪表和校验平台，再加之当初有一些施工队伍的技术手段比较落后,验收不,造成个别不合格产品进入电网，从而引起故障的发生。樊三站开闭所电力电容器在投入运行后的故障，经分析就是因为生产厂家为了降低成本，私自提高了设计场强，从而造成电力电容器本体故障。
1.2操作过电压引起的电容器损坏
电力电容器对电压是非常敏感的，每一次的操作,都有可能引起电感一电容回路的震荡过程，从而产生操作过电压;在操作过程中，如果断路器发生电弧重燃，这将引起强烈的电磁振荡，出现更高的操作过电压。这一过电压的幅值，与被操作的电力电容器的容量大小有关系，也与断路器电弧重燃时触头间的电位差有关。在实际测试的结果中，在投切10kV电力电容器组时，操作过电压为正常值的1.5倍，冲击电流大为6倍。由此可见,对电力电容器的操作所引起的过电压是对其安全运行危害是大的。这种故障现象在煤层气电网的10kV开闭所电力电容器以及35kV变电站电力电容器组中，还没有发生过,因此引起的故障问题不作为分析和研究的重。
1.3温度对电容器的影响分析
温度对电力电容器的影响是非常大的，一般情况下，电容器工作时，其内部介质的温度应低于65℃高不超过70℃r,否则，就会造成过热击穿,或者发生电容器鼓肚现象。另外就是环境温度的电容器影响，目前来说，我国设计的电容器周围环境温度一般在-25℃~40℃之间，环境温度不超过40℃的要求，这在山西煤层气电网中是很难做到的，一个是变电站和开闭所大都建在山坳里，四处是山，太阳直射；另一个就是为防止小动物进入和其他安全方面的要求，门窗严实，通风不好。
过高的环境温度会使电容器在工作时所产生的热量散不出去，使电容器进一步加热,这样，内外双重作用,加速了电容器温度的上升,从而加剧了电容器各元器件的老化,就很容易造成电容器故障。樊五集气站开闭所1#压缩机补偿柜内电力电容器的鼓肚现象，经分析就是这种原因造成的。起因为设备运行巡视人员在对樊五集气站开闭所进行正常的巡视过程中，发现1#压缩机补偿柜内电力电容器声音异常,震动声音较大,经过运行方式的改变,进行停电检查，发现柜内一部螺丝松动，紧固加强后，又对电容器进行了测试，发现A相电容器的电容量严重超标，其测试的主要结果如表1所列。
表1电容量检测表
鉴于以上的测试结果，对照电力电容器运行规程的要求,得出结论是:该项电容器的电容量指标已经严重超标,建议停止运行,进行更换。
1.4谐波对电容器的影响
当电网的电压波形发生一些畸形的变化时，这些非正弦波形可以用数字分析的方法分解成50Hz的基波和数倍于基波频率的高次谐波，基波和高次谐波的叠加就是这个畸形的波形。对电容器来讲，一般不存在偶次倍数的谐波，另外，中性不接地星形连接的电容组的相电流和三角型连接的电容器组的相电压中，都不包括3次及其整数倍的谐波。因此，主要考虑5、7、11、13等次谐波的影响，在这些高次谐波中，以5次谐波的影响大，也是限制的重。高次谐波会使电容器产生过电流和过负荷，两者超过的倍数并不一样。同时，高次谐波电流所造成的电流波形畸变，远比电压波形畸变严重得多。再者，电容器对谐波电压的反应比较敏感，在发生谐波共振的情况下,会造成电容器成倍的过负荷，严重地使电容器无法运行直至损坏心＞。
2电容器故障的对策
2.1电容器本体原因的对策
任何电器设备运行的质量首先决定于本身的制造水平，因此，对电力电容器的交货验收以及正式投入运行前的测试尤为重要。另外就是选择信誉度高、制造规模比较大、行业内的产品。加强对产品厂家的考察和产品的抽查工作，从源头上杜绝假冒、伪劣产品流入到正常的电网运行中；强化电容器等设备、设施的交接验收和测试工作，一方面是到货的初次验收，另一方面是施工过程中的质量控制和施工完成后的测试。
2.2操作过电压的对策
虽然在煤层气电网中没有发现由于操作过电压引起的电力电容器故障，但也应加强这方面的预防工作，一方面煤层气电网中的电力电容器都采用了真空断路器来降低操作过电压的影响，另一方面就是尽量减少电容器的投切次数。
2.3温度影响的对策
对于温度过高对电容器的影响，主要是增强电容器室内的通风情况，为防止小动物进入室内可以选用网状的封堵方式，也可以增加一些降温设施。再就是加强对设备的巡视次数和检査频率，增长开门通风的时间。
2.4谐波影响的对策
对于系统中有谐波源，并且影响到电容器安全运行时，应首先对用户采取相应的有关措施来降低高次谐波分量，主要有:增加整流器的相数、限制大型整流器在电网中的连接容量、采用调谐电抗器、微电感电阻和滤波电容器等制成专用高次谐波滤波装置。其次应考虑由于电网系统中谐波的存在,所采取的有效方法，目前来说,就有效的方法就是在电容器回路中串联电抗器，现在煤层气电网中35kV变电站和10kV开闭所的电容器回路都串联接入了电抗器，效果非常明显。
3安科瑞AZC/AZCL智能集成式电容器介绍
3.1产品概述
AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特，适应现代电网对无功补偿的更高要求。
AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找投入（切除），实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。
3.2产品选型
AZC系列智能电容器选型：
AZCL系列智能电容器选型：
3.3产品实物展示
AZC系列智能电容模AZCL系列智能电容模块
安科瑞无功补偿装置智能电容方案
4结束语
电力电容器的故障与本身的制造质量及其控制、电网的运行参数、电网的运行状态、外部的环境等因素有关,正确分析故障，提出注意的问题和改进的方法,进而减少或杜绝故障的发生，更好地提高功率因素。降低电能损失、减少设备损坏，提高煤层气电网的运行可靠性，提升水电厂的服务形象,为进一步开拓新的供电服务市场创响水电品牌。
参考文献
[1]邵明汝.李彦超.刘剑.杨红伟.王桂田.南华.玄冠涛.煤层气电网关闭所电力电容器故障分析与对策.
[2]王向臣，徐宏全，于长永，等.电网无功补偿实用技术［M］.北京:水利水电出版社,2009,
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版.
作者简介：沈意，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电力电容产品的研发与应用。邮箱: 2880263322@qq.com；手机：18702112013（同微信）；QQ:2880263322
