關(guān)于高壓電容器常見的損壞故障以及維修方法解析

人類社會(huì)的進(jìn)步離不開社會(huì)上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成，比如高壓電容器。

高壓電容器主要由出線瓷套管、電容元件組和外殼等組成。外殼由薄鋼板密封焊接而成，出線瓷套管焊接在外殼上。接線端子從出線瓷套管中引出。外殼內(nèi)的電容元件組(又稱為芯子)由若干個(gè)電容元件連接而成。電容元件是由電容器紙、膜紙復(fù)合或純薄膜作為工作介質(zhì)，用鋁鉑作極板卷制而成的。為適應(yīng)各種電壓等級(jí)電容器耐壓的要求，電容元件可串聯(lián)或并聯(lián)。單臺(tái)三相電容器的電客元件組在外殼內(nèi)部接成三角形。在電壓為10kV及以下的高壓電容器內(nèi)，每個(gè)電容元件上都串有一個(gè)熔絲，作為電容器的內(nèi)部短路保護(hù)。

電容器運(yùn)行電壓過高

高壓電容器的工作電壓可以反映變電站母線系統(tǒng)的電壓狀態(tài)，直接影響電容器的壽命和輸出功能。高壓電容器在運(yùn)行中的有功損耗主要由介質(zhì)損耗和導(dǎo)體電阻損耗組成，介質(zhì)損耗占高壓電容器總有功損耗的98%以上。高壓電容器的介質(zhì)損耗將直接影響電容器的工作溫度，可用下式表示：

Pr=Qctgδ=ωCU2tgδ·10-3

式中Pr為高壓電容器的有功功率損耗;Qc為高壓電容器的無功功率;tgδ為高壓電容器的介質(zhì)損失角正切值;ω為電網(wǎng)角頻率;C為高壓電容器的電容率;U為高壓電容器的運(yùn)行電壓。

從公式可以看出，高壓電容器的有功損耗與高壓電容器的工作電壓的平方成正比; 隨著工作電壓的增加，高壓電容器的有功損耗會(huì)迅速增加，溫升的速度也會(huì)增加。離解的增加導(dǎo)致電容器絕緣壽命的降低。另外，由于高壓電容器連續(xù)運(yùn)行的過電壓一般設(shè)置為額定電壓的1.10倍，當(dāng)電容器長時(shí)間在過電壓下運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電容器產(chǎn)生過電流而損壞;因此，高壓電容器需要安裝一個(gè)完美的過電壓保護(hù)裝置。

電網(wǎng)高次諧波引起的過電流

當(dāng)電網(wǎng)中的諧波電流流入電容器時(shí)，會(huì)疊加在高壓電容器的基波電流上，增大工作電流，同時(shí)增大高壓電容器上峰值電壓的有效值。高壓電容器的基波電壓.如果電容器的容抗與系統(tǒng)的感抗相匹配，就會(huì)放大高次諧波，產(chǎn)生過電流和過電壓，引起電容器內(nèi)部絕緣介質(zhì)局部放電，引起電容器鼓包、熔斷器組爆裂等故障。

電容器所接母線失壓

如果電容器在運(yùn)行過程中突然失壓，可能會(huì)引起變電站供電側(cè)瞬時(shí)跳閘或主變壓器斷線。如果在接通電源或備用電源自動(dòng)投入使用時(shí)未將電容器拆除，可能會(huì)導(dǎo)致電容器因負(fù)載產(chǎn)生的過電壓而損壞。此外，如果變電站失壓恢復(fù)時(shí)不拆除電容器，可能會(huì)引起諧振過電壓，損壞變壓器或電容器。因此，電容器應(yīng)裝有失壓保護(hù)裝置，以保證所連接的母線失壓后電容器能可靠運(yùn)行，并在母線電壓恢復(fù)正常后能可靠連接。

斷路器操作產(chǎn)生的過電壓

電容斷路器多為真空斷路器。當(dāng)斷路器合閘時(shí)，斷路器的觸頭可能會(huì)彈跳并產(chǎn)生過電壓。雖然由此產(chǎn)生的過電壓峰值較低，對(duì)電容器的影響不大，但由于電容器每年的投切次數(shù)在千次以上，當(dāng)斷路器斷開時(shí)，電容器的過電壓可能會(huì)被擊穿。分閘時(shí)，需要采取有效的保護(hù)措施，限制斷路器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的過電壓。

運(yùn)行溫度過高

隨著溫度升高10°C，電容器的容量下降速度增加一倍;如果電容器長期在高電場、高溫下工作，會(huì)引起絕緣介質(zhì)老化，增加介質(zhì)損耗，使電容器迅速升溫，產(chǎn)生熱量。它是電容器的使用壽命降低，甚至導(dǎo)致電容器的熱擊穿和損壞。按規(guī)定，當(dāng)環(huán)境溫度超過30℃，電容器外殼溫度超過50℃時(shí)，應(yīng)開啟通風(fēng)裝置降溫。當(dāng)環(huán)境溫度超過40℃時(shí)，應(yīng)立即停止電容器運(yùn)行。因此，為防止電容器因工作溫度過高而損壞，應(yīng)安裝溫度監(jiān)測裝置，隨時(shí)監(jiān)測電容器的工作溫度，并采用強(qiáng)制通風(fēng)裝置提高散熱效果。

本文只能帶領(lǐng)大家對(duì)高壓電容器有了初步的了解，對(duì)大家入門會(huì)有一定的幫助，同時(shí)需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來討論文章的一些知識(shí)點(diǎn)。