關(guān)于高壓電容器常見(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(wú)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(guò)電壓一般設(shè)置為額定電壓的1.10倍,當(dāng)電容器長(zhǎng)時(shí)間在過(guò)電壓下運(yùn)行時(shí),會(huì)導(dǎo)致電容器產(chǎn)生過(guò)電流而損壞;因此,高壓電容器需要安裝一個(gè)完美的過(guò)電壓保護(hù)裝置。
電網(wǎng)高次諧波引起的過(guò)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(guò)電流和過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)電壓。雖然由此產(chǎn)生的過(guò)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(kāi)時(shí),電容器的過(guò)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(guò)電壓。
運(yùn)行溫度過(guò)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(zhǎng)期在高電場(chǎng)、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(guò)30℃,電容器外殼溫度超過(guò)50℃時(shí),應(yīng)開(kāi)啟通風(fēng)裝置降溫。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)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(guò)高而損壞,應(yīng)安裝溫度監(jiān)測(cè)裝置,隨時(shí)監(jiān)測(cè)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(mén)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(lái)討論文章的一些知識(shí)點(diǎn)。