并联电容器单台保护熔断器“群爆”故障的分析

　　前言：高压熔断器是并联电容器组中单台电容器内部的主要保护电器。当发生电容器组全组熔断器熔断或一相全熔断，熔断器熔断时不在同一瞬间，而是一只接一只持续一段时间，这种现象称为“群爆”。对于“群爆”故障的危害是不言而喻的，因此，必须对其原因进行深入地分析，总结相应的防范措施，确保系统的安全运行。

　　1.“群爆”的特点

　　综合现场发生的“群爆”现象可见，其主要特点是：①安装于室外的电容器组，熔断器“群爆”后，外观检查均能发现熔断器保护管有表面放电烧损，且保护管与熔丝尾线未脱离;②有无串联电抗器均能发生“群爆”;③三角形接线和星形接线的电容器组的熔断器均可能发生“群爆”，而且三角形接线者发生“群爆”较多;④“群爆”现象多发生在恶劣气候的天气或投入运行的操作后;⑤调整电容器组容量不能防止“群爆”;⑥“群爆”发生时，在大多数情况下，电容器组的继电保护装置不动作，因此，断路器不跳闸;⑦对于有内部缺陷的电容器，在投入运行初期，常发生早期损坏，此阶段最容易发生“群爆”，当有内部缺陷的电容器均被淘汰后，运行才趋于稳定。

　　2.“群爆”的原因

　　通过现场对“群爆”现象的分析，认为产生“群爆”的主要原因有以下几个方面：

　　2.1 熔断器熔断后，尾线不能与保护管脱离

　　目前国内使用的熔断器主要是喷逐式，它的结构简单、价格低廉，要求熔断器熔断后，尾线应能可靠地脱离保护管。若尾线不能与保护管彻底脱离，则保护管上承受的电压将是：

　　(1)运行中的熔断器发生熔断时，保护管所承受的电压是熔丝断口两端的工频恢复电压，对星形接线电容器组，此电压为2倍相电压最大值，即2U ph .max;对三角形接线的电容器组，此电压为2倍根号三倍相电压最大值。

　　(2)当电容器组进行投入操作时，如果事先已有电容器的熔断器熔断，而尾线未脱离，由于一般情况下，故障电容器上残留电压已经消失，所以星形或三角形接线的电容器组，保护管将分别承受2U ph .max电压作用。在此电压作用下，装在室外的熔断器如遇到恶劣天气，沿保护管表面将可能发生放电，使保护管烧损。同时引起与之并联的其他电容器，对故障电容器(即熔断器熔断的电器)发生高频放电电流，使其熔断器严重过电流而熔断产生“群爆”。在三角形接线的电容器组内，这个过电流仅反映在三角形内部，将可能引起整组电容器的熔断器熔断。

　　2.2 熔断器的额定电流选择过小

　　选择熔断器的额定电流时，要考虑和电容器的额定电流相配合。电容器允许在1.3倍额定电流下长期运行，并允许电容值的容差为-5%～+10%，因而运行中有的电容器工作电流可达1.1 ×1.3 =1.43 倍额定电流。故IEC549规定：断路器额定电流和电容器额定电流的比值要大于1.43 倍;GB3983—85《并联电容器》标准规定为1.5～1.6倍。

　　但发生熔断器“群爆”的电容器组中，该比值有的仅有1.36或1.37，有的甚至更小。例如，某变压所10kV单台12kvar的电容器组，选用1.5A 熔断器，其电流比仅为1.31，在运行电压11.5kV 情况下发生“群爆”，63支熔断器全部同时熔断。更换为2A熔断器(电流比为1.75)后，运行一直良好。

　　现场调查表明，国产熔断器额定电流的偏差多数超过20%，考虑这个因素，有的文献推荐电流比为1.7～1.8。

　　2.3 熔断器开断性不良

　　熔断器开断规定的容性电流时不应发生重燃，否则相当于许多并联运行的电容器组中的一组切断后又重新投的情况，将引起与之并联运行的电容器对其放电。研究表明，此放电电流大大超过熔断器的抗涌流能力，从而能使之熔断，产生“群爆”。

　　2.4 谐波导致“群爆”

　　有的变电所由于带电气化铁路、电弧炉、整流设备以及晶闸管等非线性用电设备，这些设备产生的谐波不断增大，使电网中所含3、5、7次谐波增多，而以3次、5次谐波最显著。

　　3.防止措施

　　综上所述，熔断器“群爆” 的原因是多种多样的，因此，应根据故障的不同原因，分别采取相应的措施。主要措施有：

　　(1)选用性能好的断路器。

　　(2)采用单台保护熔断器。目前运行在35kV 及以上电压等级的电容器组日益增多，各种电压等级的电容器，要使用相应电压的单台保护熔断器，以防止“群爆”。

　　(3)正确选择断路器与电容器额定电流的比值。

　　(4)正确选择串联电抗器的感抗值。在选择电容器组的容量和串联电抗器感抗值时，应设法避开谐振区并能限制谐波，具体选择方法如上所述。

　　(5)克服熔断器结构上的缺点。熔断器熔断后，尾线不能可靠的脱离保护管是产生“群爆” 的主要原因之一，所以防止“群爆”的根本措施是熔断器的结构必须具有熔断后能使尾线迅速脱离保护管的装置。

　　(6)采用星形接线。为减少“群爆” 时熔断器熔断数量，电容器组应采用星形接线，而不应采用三角形接线。因为一旦发生“群爆”，三角形接线的电容器组将可能造成整组熔断，而星形接线的电容器组只有相关的一相(或一段)熔段，然而目前电力系统内运行的电容器组，仍有相当数量是三角形接线，应注意防止“群爆”发生。

　　参考文献：

　　[1]孔飘红,韩雪莲,李芳.《电容器组群爆的故障分析与运行建议》.电力电容器与无功补偿,2010

　　[2]王文洪,何满棠.《并联电容器组熔断器“群爆”故障分析》.电力电容器,2007

　　[3]胡海安.《运行中发生电容器组熔断器全爆的故障分析》.电力电容器与无功补偿,2009

　　[4]靳建峰,沈黎明,翁利民,扈艳玲.《集中补偿并联电容器组熔断器“群爆”的解决方法》.电力自动化设备,2003

　　[5]刘晓冬,苏红梅.《一起35kV补偿设备损坏的试验分析》.高电压技术,2006

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文章名称： 并联电容器单台保护熔断器“群爆”故障的分析

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