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電容器內(nèi)熔絲非正常動作導(dǎo)致濾波器組跳閘的案例分析

文檔作者：寇靖華文檔來源：中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月27日
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技術(shù)交流
[摘要]
關(guān)鍵詞
0 引言
電容器內(nèi)熔絲非正常動作導(dǎo)致
濾波器組跳閘的案例分析
寇靖華
(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局， 廣州 510678)
分析深圳換流站幾起電容器內(nèi)熔絲非正常動作導(dǎo)致濾波器組跳閘的事故， 總結(jié)熔絲非正常熔斷的原
因，提出提高電容器運(yùn)行穩(wěn)定性的建議。
電容器內(nèi)熔絲非正常動作濾波器組跳閘
深圳換流站曾發(fā)生多起因電容器內(nèi)部元件故障導(dǎo)
致的5ookV交流濾波器跳閘事故， 而跳閘事故多由電
容器元件內(nèi)熔絲非正常動作所致。本文在闡述電容器
內(nèi)熔絲動作機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過分析幾起跳閘事故中
內(nèi)熔絲動作情況，總結(jié)其不能可靠熔斷的原因，從而
提出改進(jìn)措施。
1 交流濾波器結(jié)構(gòu)及其電容器組保護(hù)設(shè)置
500kV交流濾波器是直流系統(tǒng)的重要組成部分，
其中電容器是最易出故障的元件，歷次的跳閘事故多
由電容器故障引起。圖1是500kV 交流濾波器組接線
及保護(hù)配置圖，電容器組接線方式為H 型平衡橋式接
線，配置有3段不平衡保護(hù)(60／61CBC1)。
其他相
圖1 500kV交流濾波器組接線及保護(hù)配置圖
不平衡保護(hù)(60／61CBC1)的配置原則是，取平衡
橋臂T2與低壓側(cè)T3的量進(jìn)行比較，達(dá)到定值則保護(hù)
出口。正常運(yùn)行時(shí)， 電容器橋臂平衡，T2無電流流
過，只有當(dāng)電容器內(nèi)部元件有故障時(shí)，才有不平衡電
流流經(jīng)T2，因此不平衡保護(hù)定值可以由電容器內(nèi)部故
障元件的個(gè)數(shù)以及故障時(shí)不平衡電流來設(shè)定。本文研
究的電容器組不平衡保護(hù)定值見表1。
串共56個(gè)小電容器元件組合， 單個(gè)小元件電容值為
6．8fF，經(jīng)過串并聯(lián)后，單只電容器總電容值為23．8 。
表1 電容器組不平衡保護(hù)定值
每只電容器小元件均串聯(lián)一根絞絲結(jié)構(gòu)、尺寸為
0．45×165的錫制熔絲， 當(dāng)電容元件故障時(shí)，熔絲在
故障電流作用下迅速熔斷，迅速隔離故障元件， 阻止
故障的進(jìn)一步發(fā)展。
內(nèi)熔絲熔斷定值設(shè)定的原則為：
(1)在元件被擊穿前，保護(hù)該元件的內(nèi)熔絲應(yīng)可靠
不動作；
(2)一旦元件被擊穿， 保護(hù)該元件的內(nèi)熔絲應(yīng)快
速、可靠動作，并將擊穿元件可靠地與完好元件隔離。
在實(shí)際工程中，熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特
性和接通時(shí)的涌流來選定，一般選為1．5倍電容器額
定電流為宜，以防止電容器油箱爆炸。
內(nèi)熔絲動作過程中的等值電路圖如圖2所示。
2 內(nèi)熔絲熔斷分析
本文研究的交流濾波器組中的單號電容器由14并4 替
收稿日期：2009—07—06
作者簡介：寇靖華(1982一)，助理工程師，長期從事高壓直流輸
電工作。
74 I WWW．chinaet．net f電工技術(shù)
(b】
一擊穿元件的電容；ct=～與故障元件并聯(lián)的完好單元的電容； 為工頻電源；
一系統(tǒng)的流八電容器組的工頻電流；0一故障單元中與擊穿原件并聯(lián)的完好元件的電
c 一故障單元中與含有擊穿原件的并聯(lián)組相串聯(lián)的串聯(lián)段的等值電容：，廣電源的短
路電流；厶一故障電容器中與擊穿元件并聯(lián)的完好元件的放電電流；
一與故障單元并聯(lián)的完好單元的放電電流
圖2內(nèi)熔絲動作過程中的等值電路圖
從圖2可以看出， 當(dāng)電容器內(nèi)部某個(gè)元件發(fā)生擊
穿時(shí)，流經(jīng)擊穿元件，用以保護(hù)該元件的內(nèi)熔絲的電
流為：
i— i + i + i
在這種情況下，與擊穿元件串聯(lián)的內(nèi)熔絲在電流
i。、i 和i 三者的聯(lián)合作用下，通常能在不到lms的
時(shí)間內(nèi)快速熔斷，并將故障元件與其它完好的并聯(lián)元
件、并聯(lián)單元及系統(tǒng)隔離，使通過擊穿元件的電流迅
速降為0。
3幾起濾波器跳閘事故
下面介紹幾起濾波器跳閘事故。
(1)2008年8月14日，500kV 581交流濾波器發(fā)
出“砰、砰、砰”的異常聲響，經(jīng)分析，其原因是編
號為280的電容器發(fā)生間歇性放電。解剖這只電容器
后發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部個(gè)別元件端面出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象， 元件的
熔絲引出處接觸不良。虛焊點(diǎn)在交流電壓的作用下時(shí)
斷時(shí)續(xù)，接觸電阻較大，產(chǎn)生過熱， 燒灼元件端面，
同時(shí)將相鄰元件之間的紙板燒穿。同時(shí)，虛焊元件的
端面與相鄰元件的端面之間有電位差， 隨著它們之間
絕緣紙板的破壞，相鄰元件之間也將出現(xiàn)放電現(xiàn)象。
放電燒蝕產(chǎn)生的元件細(xì)屑在油的流動下漂浮起來，進(jìn)
一步擴(kuò)大了放電面，使內(nèi)部放電現(xiàn)象進(jìn)一步加劇，對
外即表現(xiàn)為間歇性的放電聲響。
(2)2009年6月22日，500kV 571交流濾波器在
投運(yùn)1．7s后，不平衡保護(hù)(60／61CBC1)動作，該組濾
波器跳閘。經(jīng)檢查分析，確認(rèn)編號為1648電容器內(nèi)部
故障，其電容值由故障前23．6 F變?yōu)?1．7 F。解剖
該元件后，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，電容值分別為94．54、95．2、
95．6／*F。
(3)2009年7月19日，500kV 581交流濾波器投
運(yùn)lOmin后，不平衡保護(hù)(60／61CBC1)動作，該組濾
波器跳閘。經(jīng)檢查分析，確認(rèn)編號為354的電容器內(nèi)
部故障，其電容值由故障前23．7t*F變?yōu)?8．0>F。解
剖后發(fā)現(xiàn)，該電容器第3個(gè)串聯(lián)段有多只元件燒灼，
共有8只元件擊穿。在燒灼端面，由于有1根沒有有
技術(shù)交流
效熔斷的熔絲掛落在端部， 未熔斷熔絲未能及時(shí)隔離
故障元件，因此使故障擴(kuò)大導(dǎo)致跳閘。
4 電容器內(nèi)熔絲未能正常動作的原因分析及
改進(jìn)方案
通過分析上述3起事件可知，熔絲不能可靠動作
將導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。而熔絲動作的可靠性由制造
工藝、定值設(shè)置、運(yùn)行環(huán)境等諸多條件共同決定。結(jié)
合其制造連程和運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)內(nèi)熔絲未能正常
動作的可能原因如下：
(1)制造過程中電容器元件絕緣受損；
(2)熔絲焊接點(diǎn)不牢，存在虛焊現(xiàn)象；
(3)熔絲設(shè)計(jì)的熔斷范圍與實(shí)際運(yùn)行環(huán)境有偏差；
(4)熔絲制造過程中有損傷而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
(5)電容組器保護(hù)定值設(shè)置不合理；
針對上述原因，提出改進(jìn)方案如下：
(1)針對元件內(nèi)絕緣受損、熔絲損傷等情況研究試
驗(yàn)項(xiàng)目，以便在出廠試驗(yàn)中能及早發(fā)現(xiàn)問題；
(2)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的電壓條件，對熔絲的熔斷范
圍進(jìn)行有針對性的設(shè)置， 降低運(yùn)行電壓較低時(shí)熔絲
不能可靠熔斷的概率。在設(shè)備訂貨和技術(shù)協(xié)議中考
慮運(yùn)行電壓對熔絲動作的影響，在設(shè)計(jì)過程中提高
可靠性；
(3)運(yùn)行單位和設(shè)備廠家共同加強(qiáng)對電容器組保護(hù)
定值的設(shè)置研究，評估適當(dāng)延長保護(hù)延時(shí)的利弊，通
過調(diào)整延時(shí)躲過熔絲熔斷時(shí)刻，避免事故擴(kuò)大；
(4)在日常運(yùn)行維護(hù)中， 加強(qiáng)對操作過電壓的監(jiān)
控，改進(jìn)電容器組同期合閘條件，減少操作過電壓沖
擊對它的影響。與設(shè)備廠家共同開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，
提前發(fā)現(xiàn)隱患。
參考文獻(xiàn)
電容器熔絲國家標(biāo)準(zhǔn)Es3
(編輯祝曉艷)
(上接第66頁)
(1)主發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的碳粉會影響副發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子
絕緣。由于主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁碳刷處于副發(fā)電機(jī)的通風(fēng)
系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口，碳刷與滑環(huán)磨擦產(chǎn)生的碳粉會被吹到副
發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子中， 致使副發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子絕緣下
降。應(yīng)對措施：每星期對主發(fā)電機(jī)滑環(huán)進(jìn)行清掃， 減
少碳粉；每年春、冬季檢修時(shí)，對副發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子
進(jìn)行徹底清掃。但要徹底解決這個(gè)問題，還得對副發(fā)
電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。
(2)副發(fā)電機(jī)空氣冷卻器冷凝水會影響主發(fā)電機(jī)。
由于副發(fā)電機(jī)空氣冷卻器裝設(shè)在主發(fā)電機(jī)的蓋板上
方，因此它產(chǎn)生的冷凝水會滴到主發(fā)電機(jī)的蓋板上，
影響主發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。應(yīng)對措施：在空氣冷卻器
下方裝設(shè)集水槽收集冷凝水。
(3)開機(jī)過程中，因副發(fā)電機(jī)搶無功導(dǎo)致副發(fā)電機(jī)
過負(fù)荷。應(yīng)對措施：主發(fā)電機(jī)開機(jī)并網(wǎng)帶上有功1～
2MW，無功1～2Mvar后，再將副發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，慢慢
將主、副發(fā)電機(jī)有功、無功調(diào)至額定值。
5結(jié)束語
一級電站增容改造完成后， 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，取得
了預(yù)期效果。一級電站采用“戴帽”式增容改造不僅
節(jié)省投資、縮短工期而且節(jié)約了檢修及運(yùn)行費(fèi)用，取
得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
(編輯楊正君)
電工技術(shù)l 2009 I 10期I75

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