0 引言

在电网中安装并联电容器装置主要用于补偿电力系统感性负荷，如电动机、变压器等设备所消耗的无功功率，减少电网电源向感性负荷输送无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗^[1-3]。电容器长期正常运行是保证电网安全运行、提高电能质量及企业效益的重要保障，电压无功合格率是一项重要的供电安全考核指标。内蒙古电网并联电容器的安装和更换数量逐年增加，近5 a新增设备达858台。本文基于近几年内蒙古电网并联电容器装置缺陷登记情况进行数量、类型统计，并分析并联电容器运行状态，提出相应建议，确保电网安全稳定运行。

1 内蒙古电网电容器概况

目前内蒙古电网在运并联电容器装置1496台，97.9%为国产设备，其中72.5%为分散构架式并联电容器装置。按照电压等级归类，10 kV电压等级1056台，20 kV电压等级3台，35 kV电压等级405台，66 kV电压等级22台，6 kV电压等级10台。

根据内蒙古电力（集团）有限责任公司生产管理信息系统的缺陷记录，2011年至今全网并联电容器装置共发生缺陷583台次，其中危急缺陷占26.7%，严重缺陷占43.7%，占比均较大。10 kV并联电容器装置的缺陷发生率最高，达到全部缺陷的73.1%，缺陷并联电容器装置占在运并联电容器装置的1/4。

2 缺陷部件统计分析

并联电容器装置由多个部件组合在一起，包括避雷器、电抗器、电力电容器、放电线圈、支柱绝缘子、隔离开关和接地开关。并联电容器装置按缺陷发生部件统计结果见图 1。其中电力电容器发生缺陷293台次，占全部缺陷的50.3%；隔离开关和接地开关发生缺陷178台次，占全部缺陷的30.5%，这2个部件缺陷占全部缺陷的80.8%，应该予以重点关注。

2.1 电力电容器故障 2.1.1 基于设备种类

按照结构，电力电容器分为2种，1种是分散构架式电力电容器，整个装置分成若干个板块，在现场进行组装；另1种是集合式电力电容器，为1个整体，安装方便、维护工作量小，且节省占地面积。

经分析，分散构架式电力电容器发生缺陷178台次，其中67%为发热类缺陷，多为连接线压接处发热；集合式电力电容器发生缺陷115台次，其中40%为发热类缺陷，密封类缺陷占23.5%，故障电力电容器类型缺陷对比见图 2。85.5%的集合式电力电容器缺陷发生在运行10 a以上的设备；87.6%的分散构架式电力电容器的缺陷发生在运行10 a以下的设备，其中60%的故障设备运行时间为6~10 a。因此建议加强对运行10 a以上的集合式电力电容器和运行6 ~10 a的分散式电力电容器的技术监督。

经统计，集合式电力电容器的故障率为28.2%，分散式电力电容器的故障率为16.3%。虽然集合式电力电容器的维护工作量小，但不便于对运行设备的观察，特别是发生三相电容量失衡时，很难在现场进行修复，返厂修理又费时间，影响电容器的投运，因此分散架构式电力电容器的优势显著。

2.1.2 基于电压等级

按照电压等级进行对比分析，35 kV集合式电力电容器的缺陷发生率为41.8%，其中90%的缺陷发生在运行超过10 a的设备。发热和机械部件损坏占全部缺陷的80%，发热类缺陷均为接触不良过热；机械部件损坏中50%为温度计缺陷，40%为硅胶变色，且发生温度计缺陷和硅胶变色的设备均为运行10 a以上的设备，因此应加强对运行10 a以上设备的温度计和呼吸器的监督检查，并增加对其他附属设备的检查，保证备品备件充足，以便及时更换。

10 kV集合式电力电容器缺陷发生率为23.6%，其中40.6%的缺陷为发热类缺陷，27.5%的缺陷为渗漏油缺陷，因此对于10 kV集合式电力电容器应加强对发热缺陷及密封类缺陷的监测。

2.2 隔离开关和接地开关故障

隔离开关和接地开关起到分、合电路的作用，无灭弧能力，主要包括刀开关、操作机构、基础和接地装置。其中刀开关的故障率最高，占本次统计开关类设备缺陷的83.7%，其中85.2%为发热类缺陷，属于导电回路触头、线夹、接线座、软连接发热。一部分故障集中在刀开关触头和刀口处，另一部分故障集中在开关连接线端、线夹与导线的连接处，刀开关触头发热多源于机械磨损造成的接触不良。经分析，运行6~10 a设备的故障发生率约为50%，建议加强对运行6~10 a并联电容器装置的监督检查，并将隔离开关附属部件列入重点监督检查项目。

2.3 放电线圈故障

电容器分闸后，放电线圈放掉电容器内部的剩余电荷，防止电容器再次合闸时出现过电压。本次统计中，放电线圈发生故障的并联电容器为56台，其中41.1%的缺陷为密封类缺陷，表现为渗、漏油，应加强巡查；33.9%为机械部件类缺陷，主要是瓷套破损开裂，对此应及时更换、维修破损瓷套，同时保证备件充裕，以便及时处理。

2.4 支柱绝缘子故障

支柱绝缘子主要起固定带电导体的作用。发生支柱绝缘子故障的并联电容器最少，仅为5台，其中80%为瓷瓶瓷柱断裂、破损，这类缺陷为严重缺陷，应及时处理。

2.5 避雷器故障

避雷器可保护并联电容器装置免受雷击，避免发生瞬态过电压。发生避雷器缺陷的电容器较少，为19台，其中57.9%的缺陷为机械部件问题，主要是计数器密封不良、进水等问题。

2.6 电抗器故障

并联电容器装置中的电抗器主要是为了降低电容器装置在合闸过程中产生的涌流倍数和涌流频率，限制操作过电压，滤除指定的高次谐波，同时抑制其他谐波放大，减少电网中电压波形畸变。

本次统计中发生电抗器故障的并联电容器为32台，主要缺陷为发热类缺陷和机械部件类缺陷，发热类缺陷占43.8%，均为连接端子接头发热；机械部件类缺陷占50%，为有放电痕迹的严重缺陷。

3 缺陷类型统计分析

本次统计中，发生发热类缺陷325次，占缺陷总量的55.7%；机械部件类缺陷140次，占缺陷总量的24%；密封类缺陷64次，占缺陷总量的11%，以上3种类型缺陷占缺陷总量的90.7%，并联电容器装置按缺陷类型统计如图 3所示。

3.1 发热类缺陷

本次统计发生连接端子、接头、线夹及引流线发热缺陷的并联电容器为173台，占发热类缺陷的53.2%。其中电容器连接接触面发热缺陷164台次，隔离开关导电回路触头、线夹、接线座、软连接发热缺陷133台次，占发热类缺陷的40.9%。99台次为危急缺陷。

3.1.1 原因分析

电容器的发热缺陷可分为2种：熔断器与铝排接触面发热以及软连接接触面发热，均为接触发热，会大大缩短熔断器的寿命。当熔断器因自身过热而动作时，所产生的过电压会造成电容器的绝缘强度降低，引发电容器的绝缘击穿。

（1）引起电容器过热的原因为负荷过热和接触过热。负荷过热主要由设备长期运行造成，而接触过热是由于连接接触面的压力不够所致，对此分析原因为连接螺丝没有上紧，或螺丝的力矩未达到厂家规定的力矩要求。

（2）隔离开关导电回路触头发热原因主要为接触不良。隔离开关由于受外界环境的影响，接触面易积灰、积垢和锈蚀，会造成接触不良；同时隔离开关操作频繁，触头的频繁动作会造成一定的机械磨损，使得接触面发生化学反应，增加接触电阻，引起温度升高。

处理隔离开关发热问题时，多进行打磨触头、涂抹导电膏、螺丝紧固和更换零部件。如果隔离开关连接处多次使用导电膏，而导电膏暴露在空气中1~2 a后就会变硬，再加上空气中的灰尘黏附在导电膏上，导电膏的导电作用就会减弱，从而大大增加连接处的接触电阻，导致连接处发热。

3.1.2 检修建议

隔离开关触头打磨后使用中性凡士林涂在接触面防止连接处氧化，不用或者少用导电膏。电容器的接触面螺丝全部根据厂家制定的力矩要求或者国家螺丝力矩标准上紧。

3.2 机械类缺陷

本次统计共发生相关附属设备机械部件故障99台次，其中25.4%为瓷套破损或开裂，35.4%为零部件断裂损坏，14.1%为操作卡涩、不灵活等，19.2%为计数器温度计损坏。电容器外绝缘损伤4台次，电容器和电缆爆炸5台次，硅胶潮解变色9台次，设备表面存在闪络、放电的9台次，在线装置故障14台次。

建议对90%部件损坏的装置更换零部件，对在线装置故障的进行调整处理。

3.3 密封类缺陷

密封类缺陷94.1%属于渗、漏油缺陷，其中62.5%为电容器本体及部件密封不良引起的渗漏油，其余为避雷器泄漏电流表密封不良、玻璃破裂或进水所致。

电容器为全密封设备，生产缺陷或使用时没有及时维修，都易造成电容器密封不严，导致渗漏油，使得油箱内部的油质不纯，绝缘能力减弱，危害极大。

建议对密封不良的泄漏电流表及时更换，特别是出现漏油时应该停用。

3.4 试验类缺陷分析

25.6%的试验数据超标缺陷主要为电容量超标，59%的试验数据超标缺陷为三相电容不平衡引起的动作跳闸，其他缺陷为电抗器电抗值测量不合格、绕组直流电阻值不合格等。

3.4.1 电容量超标

电容器电容量发生变化表示电容器存在缺陷，因此可通过对电容器电容量的监测来判断电容器运行情况，也可以作为电容器缺陷检测的一个指标。当电容量变化达到10%以上时，表示电容器内部元件发生击穿或部分放电；当电容量的变化在5%左右，可能是由于电容器元件上通过的电流超过预定值，导致1个或者2个熔丝熔断。因此当电容器的电容量变化超过一定阙值，可以判定电容器存在某种缺陷^[4-5]。

3.4.2 三相电容不平衡

电容器由于接入三相电容的不同，很容易造成三相电流不稳定，使电容器跳闸而断开整个回路，对此建议采取以下检修策略。

（1）随着运行时间的增长，电容器的电容值会发生变化，所以对于运行年限较长的电容器要开展定期检测与维护。

（2）针对三相电容分配不均的情况，在设备组装前，需对电容量进行有效计算，确保三相电容量的误差值不超过阙值。

（3）工作电压对电容器的寿命影响很大，只有在额定电压下，电容器才能最大限度发挥作用，若电压长时间过高或过低，会导致电容器损坏，缩短使用寿命。

（4）熔断器熔体的选择至关重要，一般规定熔体的额定电流不超过电容器额定电流的30%。

4 其他缺陷影响因素 4.1 设计制造问题

Q电器有限公司生产的并联电容器在运159台，发生缺陷37台次，缺陷率为23.3%。发生发热类缺陷14台次，占总缺陷的37.8%，其中A变电站2015年12月投运的6台由该公司生产的TBB10-8016/334-ACW型并联电容器装置，支持瓷瓶架构发热，对此厂家进行了支架技术改造，消除了该项缺陷。

因此，建议加强设备的出厂监造工作，特别是设备设计方案的可行性审核。

4.2 环境对设备运行的影响

G电容器有限责任公司生产的并联电容器在运261台，发生缺陷195台次，缺陷率为74.7%。发热类缺陷占总缺陷的55%，其中隔离开关导电回路触头过热缺陷达到发热类缺陷的98.1%。根据《DL/T 664-2008带电设备红外诊断应用导则》 ^[6]判断，发生危急缺陷15台次，其中2008年投运的3台设备发生9次危急缺陷，2007年投运的2台设备发生4次危急缺陷，且存在1台设备多次出现过热的情况。发生严重缺陷的设备为27台（20台为2008年投产），其中4台设备发生11次严重缺陷。以上发生危急缺陷及严重缺陷的设备都处于同一个重污染区域的变电站，说明环境污染对设备发热也会有一定的影响。

建议地处重污染区域的变电站在制定采购方案时，设备的技术参数要考虑环境的污染程度和污染物的性质。

4.3 某一时间段的高缺陷率问题

G电容器有限责任公司2008年投运的28台并联电容器发生57台次缺陷，其中有3台为同一型号的设备，2007年投运的2台设备于2016年发生4次设备缺陷问题。

X电容器公司生产的并联电容器在运21台，缺陷发生38台次，缺陷率为181.0%，86.8%为发热缺陷。有6台设备发生33次缺陷，特别是C变电站2007年投运的1台并联电容器装置在2013-2015年发生8次危急缺陷，2台设备在2011-2014年发生17次严重缺陷，且发热类缺陷多为同一设备发生多次缺陷。

Z电气股份有限公司生产的并联电容器在运65台，发生缺陷38台次，缺陷率为58.5%，发热缺陷占50%。2008年投运的3台设备发生发热缺陷7次；1台设备发生试验数据超标缺陷7次，均为“三相电容不平衡”的危急缺陷。

S电容器厂生产的并联电容器在运71台，发生缺陷40台次，主要为发热缺陷，占总缺陷的72.5%。86.2%的缺陷设备为2008年生产。有3台设备发生25次发热缺陷，其中1台设备发生14次，这3台设备同属于1个变电站。

因2007年和2008年投产的设备发生发热类缺陷的概率较大，且发生缺陷的设备均运行近10 a，所以在日常检修中应加强对该寿命期设备的红外监测。

5 运行建议

（1）并联电容器装置发热类缺陷发生频繁，多为接触不良造成，建议各供电单位严格按照《输变电设备状态检修试验规程》 ^[6]开展红外检测，定期进行红外成像精确测温检查，重点检测引线接头。在对设备进行维修时电容器之间采用软连接，且电容器组线宜采用先串联后并联的连接方式。按照电容器例行试验要求定期进行电容器组单台电容器电容量的测量，采用不拆连接线的测量方法。

（2）对同1设备多次发生缺陷的问题应建立缺陷档案，加强巡查，记录相关问题及改进措施，避免发生重大事故。对于进行维修或更换的设备应及时更新系统台账信息，及时录入设备更换后的交接试验数据，供电单位应有专门部门监督完善设备基础台账信息。

（3）有针对性地制定并联电容器装置巡检制度，提高并联电容器装置巡检的密度和广度，做好巡视参数记录，定期对设备各参数进行比较分析，发现异常及时上报。

（4）根据2014年发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》的规定，对每一批次产品，要求制造厂家提供能覆盖同批次产品的耐久性试验报告^[7]。