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佛山供电局电力电容器组故障的统计分析与防范对策

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第24卷第2期 2011年2月 广东电力 GUANGD0NG ELECTRIC PoWER Vo1.24 NO.2 Feb.2011 佛山供电局电力电容器组故障的 统计分析与防范对策 李春雷,刘文泽,王克英 (华南理工大学电力学院,广东广州510640) 摘要:根据广东电网公司佛山供电局电力电容器组配置情况及近年来的故障记录数据,从设备结构形式、生产 厂家自身故障率、设备损坏发生月份和设备所在变电站的电压等级等方面统计该供电局电力电容器组的各类故 障所占比例。总结故障规律,其中电容变值、套管损坏和渗漏油是引起电力电容器组本体故障的主要原因,附 属设备的故障主要是熔断器和避雷器故障。提出降低电力电容器组故障率的技术措施与运行管理对策:根据实 际情况,合理分配分体式电容器组和集合式电容器组的数量,建议优先选用分体式电容器组;生产厂家和运行 部门要努力提高电力电容器的生产水平和运行水平。 关键词:电力电容器;本体;附属设备;故障率 中图分类号:TM531.4 文献标志码:A 文章编号:1007—290X(201 1)02—0025—05 Statistical Analysis and Preventive Measures of Capacitor Faults in Foshan Power Supply Bureau LI Chun—lei,LIU Wen-ze,WANG Ke—ying (School of Electric Power,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong 5 1 0640,China) Abstract:According to configuration of capacitors in Foshan Power Supply Bureau of Guagndong Power Grid Corporation as well as recorded data of fault in recent years,proportions of each kind of capacitor faults there are gathered in terms of equipment configuration,failure rate of manufacturer,the month in which equipment failures occur,voltage grade of the substation and what not.The failure rules are concluded:capacitor variate,casing failure and oil leakage are major reasons for capacitor bank faults,failures of accessories are generally existing in fuse protectors and arresters.Operation management strategies and technical measures for reducing failure rate of capacitor bank are presented as follows:split capacitor banks and integrated capacitor banks should be reasonably distributed,and it is suggested that the split capacitor banks are prefered;Manufacturers and operation department are required to promote the production and operation of power capacitors. Keywords:power capacitor;body;accessory;failure rate 电力电容器在现代电力网中的应用极为广泛, 优越性,系统中电力电容器的安装和投运容量在逐 尤其以并联电容补偿形式来提高电网的功率因数, 力求实现无功功率就地平衡,降低线损,提高电压 质量,是现代电网技术发展与运行的重要环 年增加,同时也给电力系统的经济运行带来了巨大 的经济效益l4]。随着电力电容器在电力网中的逐年 投入,在供电服务质量要求不断提高的情况下,电 节 卜 。由于电力电容器具有造价低、运行灵活等 力电容器的安全可靠运行问题也逐步受到供电企业 与生产厂家的重视。统计发现,在长期运行工作 中,由于运行环境、设计质量以及人为等因素而产 生的电容器故障屡见不鲜,严重威胁着电力系统的 收稿日期:2011-01.31 基金项目:广东省绿色能源技术重点实验室资助项目( 08 麒)301002) 广东省自然科学基金资助项目(10451fE ̄4101(X)5120) 安全可靠运行[5]。因此,针对电力电容器组的故障 广东电力 第24卷 统计分析及处理对策研究具有非常重要的现实意 义。本文根据广东电网公司佛山供电局电力电容器 46.18%,集合式电容器组的损坏率为22.97%, 因此,电容器组总的损坏率高达43.04%,电力电 组的运行配置与近年故障记录数据,从电力电容器 组故障类型、厂家故障率等角度进行统计,分析电 容器的安全可靠运行问题仍然相当严重。集合式电 容器组损坏率低于分体式,这可能与分体式电容器 力电容器组发生故障的主要原因,提出降低电力电 容器组故障率的技术措施与运行管理对策。 组的附属设备多而集合式电容器组到了故障率低发 期有密切关系[6 j。充油集合式电容器组虽然存在 运行维护方便、占地空间小等优点,但其维修周期 较长;而从电容器的损坏率来看,分体式电容器组 1 电力电容器组应用概况 佛山市地处广东省,属于亚热带地区,年平均 温度为21.9℃,夏季较长。2008年1月至2009 年6月,佛山供电局有220 kV变电站21座,共配 置179组电容器组,总容量为1 550.8 Mvar;有 110 kV变电站120座,共配置367组电容器组, 总容量为1 775 Mvar。佛山供电局的电容器组结 构形式分为分体式和集合式,其中分体式占 86.4%。 佛山供电局在运行的电力电容器的生产厂家包 括桂林电力电容器厂、锦州电力电容器有限责任公 司、顺德润华电力电容器有限公司、陕西合阳电力 电容器厂、苏州电力电容器有限公司、日新电机 (无锡)有限公司(包括原来的无锡电力电容器有限 公司)、西安电力电容器厂和上海库柏电力电容器 有限公司等。 2电力电容器组的故障统计 根据所收集的电容器组故障数据,汇总数据的 故障描述可知,电容器组的故障涉及到电容器及其 他附件,包括串联电抗器、接地隔离开关、连接母 线及软导线、避雷器、熔断器、放电线圈、中性电 流互感器、中性避雷器和围栏等。为了统计方便, 本文对电容器故障的各类统计以电容器组为主。 2.1按结构形式统计 佛山供电局电容器组的损坏情况统计见表1。 表1 按结构形式对广东电网公司佛山供电局 电容器组故障的统计 由表1可见,分体式电容器组损坏率为 的附属设备故障造成的损失一般较少,分体式电容 器组更能满足电网安全运行的需要[9]。因此,建议 根据实际情况,合理分配分体式电容器组和集合式 电容器组的数量。 2.2按生产厂家自身故障率统计 由于佛山供电局使用每一生产厂家的电容器组 数量不同,如果对每一生产厂家自身故障率进行统 计,可得厂家产品的故障率。根据厂家产品的故障 率来判断该厂家电力电容器产品的可靠性更加科 学,计算公式为 Fplant=Gfa /(Gf虬dt+Gtm1). 式中:F山 为厂家自身电容器故障率;G 为厂 家故障电容器组数;G .为厂家在用的电容器组 数。 表2统计了各厂家自身电力电容器故障率。 表2按厂家自身故障率对广东电网公司佛山供电局 电容器组故障的统计 厂家编号故障电容器组数在用电容器组数厂家自身故障率/% 由表2可见,A、B厂的电容器组故障率最 高,均超过40%,质量很差;而H厂的电容器组 故障最低,为24.3%;其他厂家的电容器组故障 率较接近,在27%~34%之间,质量较好。由统 计可得,电容器厂家的电容器组故障率均较高,表 明电容器组故障率高是一个普遍存在的现象。由于 第2期 李春雷,等:佛山供电局电力电容器组故障的统计分析与防范对策 有的厂家的电容器组使用量少,其统计结果对认识 真实情况有偏差。在投入组数超过50组的厂家中, 的月平均负荷及月供电量较大,无功需求也较大, 电容器组的投运率较高。电容器组的损坏按月份分 布与按电容器组数分布相似,5—8月也是损坏率 高发期。 佛山市地理纬度较低,夏季(自4月下旬至10 月下旬)较长。由于夏季温度高,用电需求量大, 无功需求也多,因此电容器组的投运率高,加之电 容器组的运行环境温度高,导致电力电容器组夏季 即使有偶然因素的作用,其生产厂家自身故障率统 计仍可有效表现产品质量。 由表2可见,目前我国电力电容器生产水平仍 然不容乐观,故障率最低的H厂其故障率仍然超 过了20%。电容器的质量问题仍然是影响电容器 组安全可靠运行的一个重要因素,应当引起相关部 门和企业的重视。对质量水平相对较高的生产厂 家,应该继续严格电容器组的现场验收,保证较低 的故障率,提高产品的可靠性;对于质量水平相对 较低的生产厂家,要深入排查影响电容器组损坏的 因素,属于产品质量问题的由生产厂家改进,属于 运行环境问题,如运行过电压、室内换气不足等, 相应生产部门应采取措施防范其损坏,为地区电网 的无功补偿裕度与经济运行提供保障l_1‘ 。 2.3按设备损坏发生月份统计 为了便于找出电容器组的故障率与气温等运行 环境之间的关系,根据电容器组的故障记录数据汇 总,统计了2008年每月的电容器组故障比例,如 图1所示。 嚣 丑 衄 世 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份 图1 广东电网公司佛山供电局按月统计的电容器组 故障比例 由图1可见,佛山供电局5—8月的电容器组 故障比例均超过了10%,其中7月的故障率最高, 达到了13.0%,而其他月均在10%以下,这说明 电力电容器组的故障率与运行环境温度、电容器组 投运组数有关。 气象资料表明,2(108年4 10月,佛山市天 气温度较高。电网的运行情况表明,6—8月电网 发生故障的概率也相对较高。因此,应密切关注电 容器组运行的环境温度,尤其是在夏季,应当改善 电容器的通风条件,降低电容器组的运行环境温 度,从而减少电容器组的本体故障。 2.4按故障电容器组所在变电站的电压等级统计 表3为按故障电容器组所在变电站的电压等级 统计的故障率。 表3按变电站电压等级统计的广东电网公司佛山供电局 电容器组故障率 由表3可知,220 kV变电站的电容器组故障 率高于110 kV变电站。据调研,110 kV变电站的 无功补偿装置基本全部投入运行,部分平衡本地区 的无功功率,投切次数少;为了平均电网的无功功 率及电压支撑,220 kV变电站的无功补偿装置投 切次数多。由此可知,变电站电力电容器组的故障 率与电容器的运行条件有关,若投切次数太多,容 易导致电容器组发生故障l1卜 。 3电容器组中主要设备的故障原因分析及 对策 电力电容器组的故障可以分为电容器组的本体 故障和附属设备故障两大类。电容器组的本体故障 包括电容变值、爆炸、密封不良、套管损坏等,附 属设备故障主要由附件设备自身品质不佳、连接接 触不良以及非正常动作导致[1“]。 经统计发现,以电容器组本体损坏形式的有 154次,占51.2%;以附属设备故障损坏形式的有 81次,占26.9%;熔断器动作66次,占21.9%。 广东电力 第24卷 3.1 电容器组的本体故障类型统计 佛山供电局电力电容器组的本体故障情况:电 容变值占78.6%,套管损坏占11.0%,渗漏油占 8.4%,爆炸事故占1.9%。可见,在电容器组的 本体故障之中,电容变值的比例最高,而套管损坏 和渗漏油也占有较高的比例。电容变值可能与电容 的质量及运行条件有关,应当对运行条件,如操作 过电压、谐波、运行环境等进行深入研究[1。。 。 由于夏季负荷较高,电容器组投退比较频繁,而且 环境温度比较高,特别是佛山地处亚热带地区,夏 季比较长,因此电容器组故障的概率也相对比较 高,说明电容器组的故障与运行环境有关。因此, 我们应注意改善电容器组的通风条件,降低电容器 组的运行环境温度,从而减少电容器组的本体故 障。 渗漏油现象主要是密封不严或不牢固造成的, 渗漏的原因有加工工艺问题,还有结构设计和人为 因素,另外,搬运时如果直接提套管,以及运输过 程的搬运不慎也会使焊缝开裂[1 。至于套管损坏, 可能也与搬运时直接提套管有关。因此,应当采取 措施,加强管理,从而降低故障的发生。 3.2电容器组附属设备的故障比例 电容器组的附属设备中熔断器和串联电抗器是 比较重要的。熔断器的型号主要有BR1—1/)/5o、 BR2一m/5o、BRM一 ̄o/6o、BRM。10/8o和BRW一 10/79等。串联电抗器以三相空心电抗器为主,电 抗率为6%。设备自身问题是指设备的品质所引起 的问题;接触不良是指设备与其他设备连接不好而 出现问题。表5为佛山供电局电力电容器组附属设 备的故障比例。 表5按电容器组附属设备故障的统计表 附属设备 嵩 囊 熔断器 串联电抗器 避雷器 中性电流互感器 放电线圈 围栏 母线排 软连接线 注:熔断器非正常动作(熔断器中的熔丝烧毁66次)未计人表中。 从表5可见,熔断器和避雷器故障所引起的电 容器组停运的比例为17.3%和12.2%,其他各种 附件设备引起停运的比例比较接近;故障总次数 81次,而且设备品质及接触不良的故障约各占一 半;由于熔断器熔丝熔断动作所造成的电容器组停 运,占电容器组总故障次数的21.9%,表明熔断 器的质量对电容器组的可靠运行影响较大,设备造 型与现场验收应严格按生产规程进行_1 。因此, 在降低附件故障率方面,要提高熔断器的品质,并 降低中性避雷器的损坏率。 4结论 根据以上的数据统计与原因分析,可以得出以 下的结论: a)充油集合式电容器组虽然存在运行维护方 便、占地空间小等优点,但其维修周期较长,从电 容器的损坏率来看,分体式电容器组更能满足电网 安全运行的需要。建议根据实际情况,合理分配分 体式电容器组和集合式电容器组的数量,优先选用 分体式电容器组。 b)目前我国电力电容器的生产水平仍然不容 乐观,电容器的品质问题仍然是影响电容器安全可 靠运行的一个重要因素,应当引起相关部门和企业 的重视。对质量水平相对较高的生产厂家,应该继 续严格电容器组的现场验收,保证较低的故障率, 提高产品的可靠性;对于质量水平相对较低的生产 厂家,要深入排查影响损坏的因素,属于产品质量 问题由生产厂家改进,属于运行环境问题,如运行 过电压、室内换气不足,相应生产部门应采取措施 防范其损坏,为地区电网的无功补偿裕度与经济运 行提供保障。 c)由于夏季温度高,用电需求量大,无功需 求也多,因此电容器组的投运率高,加之电容器组 的运行环境温度高,导致电力电容器组夏季发生故 障的概率也相对比较高。因此,应密切关注电容器 组运行的环境温度,尤其是在夏季,应当改善电容 器组的通风条件,降低电容器组的运行环境温度, 从而减少电容器组的本体故障次数。 d)电容器组的故障率与其投切次数有关,各 变电站应该根据实际情况,改进运行管理方式,改 善电容器组的运行条件,尽量减少电容器组的投切 次数,提高电力电容器的可靠性。 第2期 李舂雷,等:佛山供电局电力电容器组故障的统计分析与防范对策 29 e)电容器组的熔断器发热、误动及电容器组 ference on Properties and Applications of Dielectric Materials 附属设备的故障也占有较高的比重,因此,供电局 各部门应当严把电容器质量关,加强运行监测管理 以减少由于电容器组本体及附属设备的质量问题引 发的突发故障。 参考文献: [1]左晓文,周宏2()08年全国发电可靠性统计分析EJ].中国电 Xi,an:Is n],2006:108—111. 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