摘要：針對10kV并聯電容器集中補償裝置因過電壓損壞事故，結合變電站的運行方式進行分析，并提出了相應的解決辦法。
　　
　　關鍵詞：電容器；集中補償；過電壓
　　　　
　　某110kV變電站為無人值守站，裝設10kV并聯電容器成套補償裝置，于2003年8月安裝并投運。2006年4月，檢修人員對該裝置進行春季預防性試驗時，發現分組電壓電容器2C、3C、4C集合式并聯電容器鼓肚、殼體嚴重變形，4L電抗器器身大面積發黑，其中4C變形最為嚴重。于是，與設備廠家聯系，進行了更換并加裝了保護裝置。同時，對此次事故進行了分析。
　　
　　1故障原因分析
　　
　　1.1裝置配置
　　
　　該站集中補償裝置采用室外防護箱布置方式，VQC自動無功控制裝置，在主控制室內，電容器、電抗器、分組開關等設備安裝在防護箱內，補償容量5000kvar，配置6%干式串聯鐵芯限流電抗器，分成4組自動投切，每組1250kvar，三相集合式并聯電容器（內熔絲保護）。詳細配置如圖1所示，其中，QS為隔離開關，FV為金屬氧化物避雷器。
　　

圖1 一次接線圖

　　1.2原因分析
　　
　　從故障的現狀可以判斷出，此次故障是由于分組電容器2C、3C、4C和4L電抗器內部長期發熱導致的，從過電壓、電容器的布置方式和運行方式出發，結合運行記錄，進行了原因分析。
　　
　　如圖2所示，該110kV變電站35kV出線1回，主供35kV某農業變電站（以下簡稱A站）；10kV出線6回，其中，工業專線2回，與A站的10kV聯絡線1回。正常運行方式下，A站2臺主變壓器停運，通過10kV聯絡線帶其全部負荷；非正常運行方式下，35kV電源進線2向A站供電，啟用2臺主變壓器，且通過10kV聯絡線，向110kV變電站10kV母線供電。110kV變電站和A站所帶負荷中，農業負荷占有較大比重。由于農業線路長，供電半徑大，通道清障不徹底，部分鐵件、瓷件等老化，在遇有風、大霧、陰雨等天氣時，經常出現單相接地故障，導致非故障相電壓升高。運行記錄顯示，2006年1~4月份，單相接地次數達16條次，最高相電壓達到11.69kV。而目前35kV、10kV系統為中性點非有效接地系統，據有關規程規定，單相接地故障時，可允許故障線路繼續運行1~2h。因單相接地而導致的非故障相電壓升高，數值雖然不是很大，達不到電容器出線保護過電壓整定值，也不能使電容器保護熔絲熔斷，但故障時間長、次數多，是造成電容器鼓肚、殼體變形的主要原因。同時，2006年3月份，110kV電源進線有施工任務，兩站在非正常方式下，110kV變電站VQC裝置無法應用，A站2臺主變壓器為無載調壓型，第二電源點距A站較遠，為保證電壓合格率，調高了2臺變壓器的檔位。可是，在用電低谷時段，由于負荷輕導致電壓經常越過上限。且在近1個月的時間段內，110kV變電站一直固定使用第四組進行無功補償，致使4C和4L長期運行，電容器變形、發熱較為嚴重。

 
圖2 運行方式

　　
　　另外，該補償裝置的布置方式為室外防護箱型式。所謂防護箱，即用鋼結構作為框架、四周及屋頂填充彩鋼復合板而制作的小室，占地面積小，同時內部立體空間也小，無專用的維護、檢修、巡視通道，也不利于布式熱通風，在夏季時內部溫度經常達到50℃以上。然而，對于并聯電容器而言，運行溫度是保證電容器安全運行和使用年限的重要條件。可以看出，箱內溫度過高，也是導致電容器發熱損壞的原因之一。
　　
　　2對策
　　
　　2.1配置分組保護
　　
　　針對單相接地故障等引起的過電壓，現場在電容器分組回路中加裝了不平衡保護，即開口三角電壓保護，如圖3所示，將TV的一次側與單星形接線的每組電容器并聯，二次線圈結成開口三角形，在三角形連接的開口處接1個低整定值的電壓繼電器（可加裝時間繼電器），其動作出口接至分組跳閘回路，并發出信號上傳調度。值班人員根據動作信息，判斷跳閘原因，若是接地故障，待故障消除后，可重新投入運行；若是電容器內部故障，則讓該組退出運行。自2006年6月投運以來，故障時動作可靠，電容器運行良好。
　　

圖3 單組開口三角電壓保護接線

　　2.2充分利用VQC裝置的自動控制功能
　　
　　VQC裝置，即無功電壓綜合自動控制裝置，能夠實現對變壓器有載分接開關的自動調整，和電容器的自動循環投切，達到無功就地平衡、電壓合格的目的。但上述功能的實現，依賴于該裝置運行方式的設置。一般而言，VQC裝置有4種運行方式，即電壓電容綜合自動、電壓自動電容手動、電壓手動電容自動、電壓電容均手動。對于該110kV變電站和其他無人值守站內的VQC裝置，明確規定必須設置為電壓電容綜合自動方式，無特殊情況不得任意改變。因為如果將運行方式設置為電壓電容均手動，就相當于沒有安裝VQC裝置；若單將電容設置為手動，則因目前調度監控中心很難控制到電容器各分組投切開關，易出現固定1組或多組投切的情況，可能導致類似故障中4C、4L嚴重發熱的情形；若單將電壓設置為手動，則增加了值班人員的工作強度。同時，兩者當中任何一個設置為手動，都將影響自動綜合控制的效果，使VQC裝置的功能得不到充分利用。
　　
　　另外，將其運行方式設置為電壓電容綜合自動后，有可能調壓次數增加、分組投切開關動作頻繁，有些檢修、維護人員認為會影響有載分接開關和投切開關的使用壽命。這是一個誤區，因為設備本身在制造、生產時，已經考慮到此方面的要求。
　　
　　在采取上述兩項措施的同時，針對此次事故，還在室外防護箱內加裝了測溫裝置和自啟動軸流風機，并計劃對A站進行VQC改造和更換2臺主變壓器。
　　
　　為了防止此類故障的發生，除了配置必要的保護、充分利用VQC裝置、合理選擇補償裝置的布置方式以外，還應加強設計時的設備選型，如選用單相式集合并聯電容器，以減少事故發生的損失。同時，還應重視并聯集中補償裝置安全運行，加強巡視，定期清掃、測溫、試驗等。