在低壓電力系統(tǒng)中，使用電力電容器是為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無(wú)功損耗。電力電容器在運(yùn)行中發(fā)生損壞甚至爆炸的事故時(shí)有發(fā)生，輕則損壞配電設(shè)備，重則破壞建筑物并引起火災(zāi)。下面分析其原因并提出預(yù)防措施。
一，電力電容器爆炸原因
1，主要原因。
單個(gè)電力電容器由三個(gè)電容器連接成△形，裝在變壓器油的密封容器中，頂端引出三個(gè)接線端子，如圖l所示。圖中C是由一組電容器(兩只、三只或更多)并接而成。
設(shè)A、B相間某一電容器被擊穿(見(jiàn)圖2)。圖2是A、B相間的等效電路。其R為被擊穿電容的等效電阻。由于電容器的擊穿是一個(gè)逐漸的過(guò)程，等效電阻R是一個(gè)可變的動(dòng)態(tài)電阻。電容器擊穿過(guò)程中，電容會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，焦耳熱的表達(dá)式為
因R動(dòng)態(tài)電阻是由大變小，時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。當(dāng)電容有過(guò)大的漏電流或擊穿時(shí)，電容器在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的熱能，這些熱能使電容器內(nèi)的油分解產(chǎn)生大量氣體，這時(shí)電容器殼體承受不了這種劇烈增大的壓力，造成殼體損壞甚至爆炸。
2，次要原因。
電容器作為功率因數(shù)補(bǔ)償，電容器的投退量與系統(tǒng)有關(guān)。若頻繁操作時(shí)，來(lái)電的電壓極性正好與電容組殘留電荷極性相反，會(huì)產(chǎn)生很大電流，這也是電容器損壞的原因。
二，預(yù)防電力電容器損壞的措施。
1．正常情況下，可根據(jù)每組相電容器通過(guò)的電流有效值的大小，按1.5～2倍，配以快速熔斷器。若電容被擊穿，則快速熔斷器會(huì)熔化而切斷電源，保護(hù)電容器不會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生熱量。
2．在補(bǔ)償柜上每相安裝電流表，保證每相電流相差不超過(guò)±5％，若發(fā)現(xiàn)不平衡，立即退出運(yùn)行，檢查電容器。
3．監(jiān)視電容器的溫升情況。
4．加強(qiáng)對(duì)電容器組的巡檢。電容器漏電流過(guò)大通常有如下現(xiàn)象：電容器的引出線套管部位發(fā)生滲油；電容器鼓肚。有些電容沒(méi)有滲油，便會(huì)發(fā)生鼓肚現(xiàn)象。
發(fā)現(xiàn)上述情況，則電容器應(yīng)退出運(yùn)行，以防爆炸。 電容器損壞一般易發(fā)生在夏天高溫期，在這段時(shí)間內(nèi)，更應(yīng)加強(qiáng)巡視。
三，引起電容器損壞以致發(fā)生爆炸的原因。
（1）電容器內(nèi)部元件擊穿：主要是由于制造工藝不良引起的．
（2）電容器對(duì)外殼絕緣的損壞。電容器高壓側(cè)引出線由薄鋼片制成，如果制造工藝不良．邊緣不平有毛刺或嚴(yán)重彎折，其尖端容易產(chǎn)生電暈，電暈會(huì)使油分解、箱殼膨脹、油面下降而造成擊穿。另外，在封蓋時(shí)，轉(zhuǎn)角處如果燒焊時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將內(nèi)部絕緣燒傷并產(chǎn)生油污和氣體，使電壓大大下降而損壞。
（3）密封不良和漏油：由于裝配套管密封不良，潮氣進(jìn)入內(nèi)部，使絕緣電阻降低；或因漏油使油面下降，導(dǎo)致極對(duì)殼方向放電或元件擊穿。
（4）鼓肚和內(nèi)部游離：由于內(nèi)部產(chǎn)生電暈、擊穿放電和嚴(yán)重游離，電容器在過(guò)電壓的作用下，使元件起始游離電壓降低到工作電場(chǎng)強(qiáng)度之下，由此引起物理、化學(xué)、電氣效應(yīng)，使絕緣加速老化、分解，產(chǎn)生氣體，形成惡性循環(huán)，使箱殼壓力增大，造成箱壁外鼓以至爆炸。
（5）帶電荷合閘引起電容器爆炸：任何額定電壓的電容器組均禁止帶電合閘。電容器組每次重新合閘，必須在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下將電容器放電3min后才能進(jìn)行，否則合閘瞬間的電壓極性可能與電容器上殘留電荷的極性相反而引起爆炸。為此，一般規(guī)定容量在160kvar以上的電容器組，應(yīng)裝設(shè)無(wú)壓時(shí)自動(dòng)跳閘裝置，并規(guī)定電容器組的開(kāi)關(guān)不允許裝設(shè)自動(dòng)重合閘。
（6）此外，還可能由于溫度過(guò)高、通風(fēng)不良、運(yùn)行電壓過(guò)高、電壓諧波分量過(guò)大或操作過(guò)電壓等原因引起爆炸。
四，電容器爆炸經(jīng)典原因分析與處理。
環(huán)境溫度高。
環(huán)境溫度過(guò)高是引起電容爆炸的原因之一。補(bǔ)償屏應(yīng)移至單一通風(fēng)控制室,并應(yīng)在電容器外殼上貼示蠟片(示溫片),值班人員可以從顯示的溫度來(lái)間接地監(jiān)視電容介質(zhì)溫度。
電壓極不穩(wěn)定。
我們從公式QC=2πfCV2中可以看出:電容器的無(wú)功容量與電壓的平方成正比。當(dāng)電壓降低時(shí),電容器的無(wú)功容量將按電壓的平方成正比地相應(yīng)減少,即電容器的容量得不到充分利用。當(dāng)運(yùn)行電壓升高時(shí)會(huì)使電容器的溫升增加,甚至使電容器的熱平衡破壞而引起電容器爆炸。因此國(guó)標(biāo)規(guī)定:電容器允許在1.1倍額定電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行,但每24h內(nèi)在1.15倍額定電壓下運(yùn)行的時(shí)間不得超過(guò)30min。
諧波電流的存在。
諧波電流的存在常使電容器發(fā)生異常的響聲,嚴(yán)重時(shí)引起電容器膨脹,這是引起電容器爆炸的原因之三。發(fā)生這種情況的主要原因是
(1)高次諧波電流疊加于基波電流,使電容器總電流增大;
(2)某一高次諧波在系統(tǒng)感抗和電容器容抗之間引起并聯(lián)諧振,使流入電容器的電流成倍增長(zhǎng);
(3)電容器內(nèi)部對(duì)某一高次諧波發(fā)生局部串聯(lián)諧振,從而引起過(guò)負(fù)荷。
總結(jié)： 處理措施。
為了防止這些情況發(fā)生,可以在補(bǔ)償電容器組的每相內(nèi)串接一個(gè)空心電抗器來(lái)限制電流。使電容電路的合成電抗對(duì)于高次諧波而言,變?yōu)楦行噪娍埂Ｔ诟叽沃C波中,3次諧波因變壓器的△連接而被短路,因此這是針對(duì)5次以上諧波的措施。若選擇串聯(lián)電抗器的電抗使5次諧波諧振時(shí),則5次諧波被短路,對(duì)5次諧波以上的高次諧波,因電容回路變?yōu)殡姼行?所以波形被改善,從而根本上消除了產(chǎn)生諧振的可能。防諧振串聯(lián)空心電抗器的電抗可以通過(guò)計(jì)算得出:
即XL＞4％XC
式中:L——串聯(lián)電抗器的電感,H;
C——補(bǔ)償電容器的容量,F;
XL——串聯(lián)電抗器的感抗,Ω;
XC——補(bǔ)償電容器的容抗,Ω。
由此可知,串聯(lián)電抗
器的電抗約為容抗的4%以上即可。因考慮到系統(tǒng)頻率偏低,出現(xiàn)事故時(shí)電容器容量減少,實(shí)際上選用感抗為5%～6%XC。
