電力電容器的防火防爆技術(shù)

1 引言

 

  長(zhǎng)輸管道下屬各輸油泵站均采用6kV 高壓電機(jī)輸油，高壓電機(jī)額定功率一般均在1000kW以上，電機(jī)為感性負(fù)載，所以高壓電機(jī)的運(yùn)行惡化了電網(wǎng)的供電質(zhì)量，同時(shí)增加了無(wú)功損耗。為了提高供電質(zhì)量，減少無(wú)功損耗，必須采取電容補(bǔ)償。電力電容器是充油設(shè)備，泵站輸送原油易于揮發(fā)，若電容器安裝、運(yùn)行或操作不當(dāng)?shù)仍蚓赡芤鹬鹕踔帘ㄊ鹿拾l(fā)生，因此確保電容器的安全運(yùn)行具有重要意義。

 

2 著火爆炸原因分析

 

2. 1 管理理念落后及無(wú)先進(jìn)的電容器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

 

（1）值班人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患

 

如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理電容器瓷套管及外殼滲漏油，導(dǎo)致套管內(nèi)部受潮、絕緣電阻降低造成擊穿放電；無(wú)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)不能發(fā)現(xiàn)內(nèi)部發(fā)生局部放電等。

 

（2）保養(yǎng)不到位

 

如電容器溫度過(guò)高，未采取降溫措施，致使絕緣油產(chǎn)生大量的氣體使得箱壁變形鼓肚；未定期清潔設(shè)備衛(wèi)生，瓷瓶表面污穢嚴(yán)重，在電網(wǎng)出現(xiàn)內(nèi)、外過(guò)電壓和系統(tǒng)諧振的情況下導(dǎo)致絕緣擊穿，表面放電，造成瓷瓶套管閃絡(luò)破損。

 

（3）電容器校驗(yàn)不及時(shí)及操作不規(guī)范，預(yù)埋了事故隱患。

 

2. 2 電容器頻繁投切產(chǎn)生過(guò)電壓的危害

 

為了將功率因數(shù)控制在較高水平，有些輸油泵站安裝了無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，高壓輸油電機(jī)無(wú)功經(jīng)常性波動(dòng)引起了電容器頻繁投切。電容器投入電網(wǎng)時(shí)形成振蕩回路，產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流。在頻繁過(guò)電壓的作用下，電容器的局部放電不斷得到激發(fā)而加劇，其結(jié)果必然對(duì)絕緣介質(zhì)的老化和電容量的衰減起促進(jìn)作用。一般認(rèn)為電壓升高10%，壽命降低一半。國(guó)標(biāo)GB / T12747. 1 - 2004中規(guī)定電容器操作每年不超過(guò)5000 次，原因是投入電容器所產(chǎn)生的過(guò)電壓雖然是瞬間的，但過(guò)電壓對(duì)絕緣介質(zhì)的影響是能夠積累的。在安裝自動(dòng)補(bǔ)償裝置后電容器組頻繁操作，每年每臺(tái)電容器操作次數(shù)為國(guó)標(biāo)要求的3 倍以上，加速了絕緣介質(zhì)的老化，逐步發(fā)展到電擊穿，最后電容器爆破以致引起火災(zāi)。

 

2. 3 高次諧波的危害

 

諧波能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行電流、電壓正弦波形畸變，加速絕緣介質(zhì)老化，降低設(shè)備使用壽命或因長(zhǎng)期過(guò)熱而損壞，特別是當(dāng)高次諧波發(fā)生諧振時(shí)，最易使電容器過(guò)負(fù)荷、過(guò)熱、振動(dòng)甚至損壞。

 

2. 4 存在易燃易爆環(huán)境

 

泵站輸送原油易揮發(fā)，與空氣混合后形成的混合物可能達(dá)到爆炸極限，一旦遇到火源有可能著火爆炸。

 

2. 5 電容器自身結(jié)構(gòu)不合理、制造質(zhì)量差以及安裝不當(dāng)

 

（1）選型不當(dāng)

 

電容器電極對(duì)油箱的絕緣處理工藝不當(dāng)、產(chǎn)品元件質(zhì)量差等是造成局部放電的原因，在電極邊緣、拐角和引線接觸處電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度都較高，容易發(fā)生局部放電和過(guò)熱燒傷絕緣導(dǎo)致電容元件擊穿。

 

（2）安裝不當(dāng)

 

如電容器組采用就地補(bǔ)償，泵房油氣密度大，遇到火花極易著火爆炸；電容器組未安裝風(fēng)扇冷卻裝置等。

 

（3）保護(hù)不當(dāng)

 

選用專門(mén)用來(lái)保護(hù)電容器防止電容器油箱爆炸的熔斷器時(shí)，采用了熔斷器熔絲的額定電流偏大；電容器組采用的不平衡或差動(dòng)繼電保護(hù)以及延時(shí)過(guò)流保護(hù)等整定值偏大，整定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等。一旦電容器發(fā)生故障時(shí)不能起到保護(hù)作用，造成火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。

 

3 防火防爆的措施

 

3. 1 改進(jìn)電容器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

 

傳統(tǒng)的電容器檢測(cè)方法為斷電、離線進(jìn)行，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量，并且測(cè)量結(jié)果是靜態(tài)的，而電容器故障是隨機(jī)的。目前的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)流過(guò)電容器的電流、容量及介質(zhì)損耗正切值來(lái)判斷電容器是否故障，但電容量和介質(zhì)損耗角的變化是放電積累到一定程度的結(jié)果，滯后于故障。我們知道局部放電是電容器普遍事故的前兆，因此，我們可以通過(guò)采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電容器局部放電的先進(jìn)技術(shù)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電容器故障，有效的防止事故發(fā)生。

 

3. 2 引入HSE（健康、安全、環(huán)保）管理理念

 

（1）正確投用保護(hù)，定期校驗(yàn)保護(hù)的可靠性，以及對(duì)電容器組校驗(yàn)工作規(guī)范化，如對(duì)電容器的電容量和熔斷器的檢查，每個(gè)月不少于一次，在一年內(nèi)要測(cè)量電容器的損耗角正切值二、三次，目的是檢查電容器的可靠性。

 

（2）加強(qiáng)對(duì)電容器組的巡檢，實(shí)行一小時(shí)一巡檢、二小時(shí)一記錄參數(shù)制。發(fā)現(xiàn)電容器外殼滲漏油、膨脹鼓肚、電流超過(guò)電容器額定電流1. 3倍、電網(wǎng)電壓超過(guò)額定電壓1. 1 倍、環(huán)境溫度超過(guò)額定值等情況，要將電容器退出運(yùn)行檢修。

 

（3）加強(qiáng)對(duì)電容器的維護(hù)保養(yǎng)。保持電容器套管表面、電容器外殼、置放電容器的鐵架子、接觸器及電抗器的清潔；夏季要對(duì)電容器采取冷卻降溫措施等。

 

（4）按操作規(guī)程操作，禁止電容器帶電合閘以及頻繁投切，開(kāi)關(guān)跳閘后不準(zhǔn)強(qiáng)送電、熔絲熔斷后原因不清不準(zhǔn)更換熔絲等。

 

3. 3 集中補(bǔ)償

 

電容器分散就地補(bǔ)償?shù)碾[患在于泵房是易燃易爆場(chǎng)所，電容器外殼箱體放電及由套管臟污或套管缺陷造成閃絡(luò)放電均可能引起泵房著火爆炸事故發(fā)生。我們解決的方法是采取電容器集中補(bǔ)償，電容器室選址和建造時(shí)應(yīng)考慮與泵房保持安全距離、良好通風(fēng)、防塵防雨及便于巡視等問(wèn)題。

 

3. 4 減少投切次數(shù)

 

采取電容器組循環(huán)投切，同時(shí)延長(zhǎng)自動(dòng)補(bǔ)償裝置控制器的延時(shí)時(shí)間間隔，從而減少投切次數(shù)，使得每組電容器操作每年不超過(guò)5000 次。

 

3. 5 加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)高次諧波成分的管理

 

采取加裝串聯(lián)電抗器或?yàn)V波裝置的辦法對(duì)諧波加以抑制，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。