摘要：10kV电容器组由于频繁投切而容易出现事故，为了解某110kV变电站10kV#2电容器组群爆的真实原因，本文从设备本身、谐波、保护动作、继电定值等方面分别进行了深入的分析并形成了综合分析结果，指出了带故障单元投切电容器可能引发的后果，为杜绝以后发生类似事故给出了实际指导和详实的理论依据。
关键词：带故障投切；电容器组；群爆；
1 缺陷情况
2018年9月25日，某110kV变电站10kV #2电容器组517开关在14时01分59秒485毫秒发生限时电流速断三相动作跳闸故障，且在15时02分12秒373毫秒零序差流动作，经现场检查后发现#2电容器组已发生群爆，表面已爆毁了21条熔断器，中性点CT爆裂，三相母排均有不同程度的烧蚀及弯曲，必须停电进行消缺工作以恢复供电。#2电容器组型号为：TBB10-6000/200-BL，电容单元型号为：BAM411／√3-200-1W，生产日期2002年12月和2003年3月。
2 原因分析
2.1 谐波情况分析
经过调查#2电容器组的一些情况：1）该组安装了熔断特性一致苏杭电气胜天熔断器厂生产的熔断器；2）系统电压的运行长期基本对称；3）在变电站装设了消谐装置；4）华南理工大学电力学院2016年9月和2018年1月对该站测量电网中高次谐波成分结果没有超标；5）电容器组的中性点没有直接接地。从以上情况看出,可以排除熔断特性不一致的熔断器、系统电压的运行不对称、高次谐波成分高、系统共振、由于电容器组中性点直接接地的同时, 发生 10 kV 单相接地等因素造成的电容器群爆。
2.2 保护动作情况分析
据调查了解，该站电容器内部故障保护形式为熔断器和继电保护的方式，保护的动作原理均是由故障电容器在故障时引起电容变化, 使故障支路与非故障支路之间电流和电压产生不平衡而动作的, 当电容器内部故障发生特别迅速时, 继电保护如不能快速反应就可能无法避免外壳爆裂。从保护信息反映，故障发生时，保护动作正确，排除电容器组接线错误和保护动作失灵的原因。
2.3 继保整定值方面分析
#2电容器组不平衡电流保护二次整定值为2A，此定值是根据南网及广东电网公司相关的标准来整定，从多年来的运行实际经验，电容器组不平衡电流保护二次整定值为2A是可行的，且此次故障也反映出保护动作是正确的。
2.4 故障原因综合分析
综合以上种种分析和推理，由于电容器的速断保护动作, 可以推断出在电容器组内部发生了相间短路。首先#2电容器组A相某只电容极间接通造成短路，导致了相间母线短路, 其结果造成了电容器的速断保护动作。电容器组中未经电容器极间短接部分，通过熔断器、母线经电容器的短路放电，导致了的熔断器部分熔断即“群爆”。
电容器在投切过程和长期运行中，元件中的个别弱点会老化扩大，甚至个别元件导致击穿，出现电容量超差或绝缘性能不良等故障。因此在上次保护动作后，必须对电容器进行检查和检测，防止带故障单元投运。特别是在电容器在合闸过程中，产生过电压和过电流，导致电容器击穿严重和故障扩大。
带故障电容器单元合闸，合闸过电压使电容器单元进一步击穿短路放电，相邻完好的多个电容器的大量储能（此时电容器的电压为合闸过电压比额定电压高许多其储能更大）通过其串接的熔断器及串接在故障电容器的熔器断迅速注入故障电容器，产生巨大的放电电流，熔断器动作的过程中，其开断性能不良，不能迅速切除故障电流，造成熔断器群爆，巨大的能量使熔断器炸飞、到处闪络放电、巨大的电动力造成母线弯折、瓷瓶烧伤炸坏，使故障扩大，甚至造成电容器爆炸。
由于单台BAM411／√3-200-1W电容器没有内熔丝，采用1.5倍额定电流的50A外熔丝以及中性点不平衡电流来实现保护，只有当单台内部元件击穿达到一定数量时，熔断器才能完全切除故障单元，此时的故障单元已处于完全损坏或过电流运行状态，而中性点不平衡电流（零序电流）保护整定值取得过大也为带病单元超负荷运行提供条件，在没有全部检查电容器单元就以更换外熔丝投入运行，将加速故障单元内部元件损坏和绝缘下降，导致极间瞬间短路和故障相电压下降，完好相序电压升高，从而引起相间放电，完好电容器的大量储能迅速注入故障电容器，最终导致熔断器群爆，中性点瞬时的大电流使得CT还未躲过保护延时时间就发生爆炸，从而将事故扩大。
根据调取的保护信息，发生故障时#2电容器组限时电流速断三相动作Ia=8.18A;#3电容器组限时电流速断三相动作Ia=7.64A。所用的电流互感器变比为500:1,计算可知当时一次的故障电流高达4000A,而熔断器的极限开断工频电流为1800A，熔断器在高达4000A的故障电流时，必然导致非正常熔断，发生如下图1所示的爆毁现象。
.png)
图1 熔断器爆毁与短路痕迹图
.png)
图2 短路路径图
3 处理对策
更换#2电容器组故障电容器及其保险以及中性点CT，修复母排并家对电容器组不平衡保护电流整定值进行计算校验后各项条件均为合格，故障消除，取得了很好的效果，可以恢复运行。
4 结论
发生电容器中性点CT保护动作后，应全面检查全部电容器单元，在确认无故障后才能投入电容器，带故障单元投入电容器将会引起事故扩大甚至引发电容器群爆现象，当单只电容熔断器烧断时，可以采用电容电感测试仪方便地检测全部单元，及时发现其他可能有缺陷的电容器，并进行更换，从而将安全隐患及时消除。
参考文献
[1]倪学锋,盛国钊,林浩. 我国电力电容器的运行与改进建议[J]. 电力设备. 2004(09)
[2]刘文山,徐林锋,周菲. 广东电网电力电容器运行统计分析[J]. 电力电容器与无功补偿. 2008(04)
[3]穆尔塔扎. 由110kV叶成变电站10kV电容器爆炸事故引起的思考[J]. 新疆电力技术. 2011(03)期
[4]麻林伟,程志范. 一起电容器爆炸起火事故的分析及处理[J]. 农村电工.2000(01)
[5]王满库.严防电力电容器运行中爆炸[J].电气时代1994(10)
[6]朱肇琨,胡守愚.我国电力电容器现状及发展趋势[J].电力电容器;1994(01)
[7]张大立.一起大型电容器爆炸事故分析[J].中国电力.1995年(08)
[8]房金兰.我国电力电容器技术现状与展望[J].电力设备.2004年(09)
郭锦洪:1989—，男，本科，工程师,从事电气设备运行维护工作.
职创项目：移动冷却风扇的研发；项目编号：031900KK52190030；
论文作者:郭锦洪
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6