電力電容器的防火防爆技術

1 引言

 

  長輸管道下屬各輸油泵站均采用6kV 高壓電機輸油，高壓電機額定功率一般均在1000kW以上，電機為感性負載，所以高壓電機的運行惡化了電網的供電質量，同時增加了無功損耗。為了提高供電質量，減少無功損耗，必須采取電容補償。電力電容器是充油設備，泵站輸送原油易于揮發，若電容器安裝、運行或操作不當等原因均可能引起著火甚至爆炸事故發生，因此確保電容器的安全運行具有重要意義。

 

2 著火爆炸原因分析

 

2. 1 管理理念落后及無先進的電容器實時監測技術

 

（1）值班人員未能及時發現故障隱患

 

如未能及時發現處理電容器瓷套管及外殼滲漏油，導致套管內部受潮、絕緣電阻降低造成擊穿放電；無先進的監測技術不能發現內部發生局部放電等。

 

（2）保養不到位

 

如電容器溫度過高，未采取降溫措施，致使絕緣油產生大量的氣體使得箱壁變形鼓肚；未定期清潔設備衛生，瓷瓶表面污穢嚴重，在電網出現內、外過電壓和系統諧振的情況下導致絕緣擊穿，表面放電，造成瓷瓶套管閃絡破損。

 

（3）電容器校驗不及時及操作不規范，預埋了事故隱患。

 

2. 2 電容器頻繁投切產生過電壓的危害

 

為了將功率因數控制在較高水平，有些輸油泵站安裝了無功自動補償裝置，高壓輸油電機無功經常性波動引起了電容器頻繁投切。電容器投入電網時形成振蕩回路，產生過電壓和過電流。在頻繁過電壓的作用下，電容器的局部放電不斷得到激發而加劇，其結果必然對絕緣介質的老化和電容量的衰減起促進作用。一般認為電壓升高10%，壽命降低一半。國標GB / T12747. 1 - 2004中規定電容器操作每年不超過5000 次，原因是投入電容器所產生的過電壓雖然是瞬間的，但過電壓對絕緣介質的影響是能夠積累的。在安裝自動補償裝置后電容器組頻繁操作，每年每臺電容器操作次數為國標要求的3 倍以上，加速了絕緣介質的老化，逐步發展到電擊穿，最后電容器爆破以致引起火災。

 

2. 3 高次諧波的危害

 

諧波能導致系統運行電流、電壓正弦波形畸變，加速絕緣介質老化，降低設備使用壽命或因長期過熱而損壞，特別是當高次諧波發生諧振時，最易使電容器過負荷、過熱、振動甚至損壞。

 

2. 4 存在易燃易爆環境

 

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

 

2. 5 電容器自身結構不合理、制造質量差以及安裝不當

 

（1）選型不當

 

電容器電極對油箱的絕緣處理工藝不當、產品元件質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強度和電流密度都較高，容易發生局部放電和過熱燒傷絕緣導致電容元件擊穿。

 

（2）安裝不當

 

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

 

（3）保護不當

 

選用專門用來保護電容器防止電容器油箱爆炸的熔斷器時，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繼電保護以及延時過流保護等整定值偏大，整定時間過長等。一旦電容器發生故障時不能起到保護作用，造成火災爆炸事故的發生。

 

3 防火防爆的措施

 

3. 1 改進電容器實時監測技術

 

傳統的電容器檢測方法為斷電、離線進行，影響電網的供電質量，并且測量結果是靜態的，而電容器故障是隨機的。目前的實時監測系統是通過檢測流過電容器的電流、容量及介質損耗正切值來判斷電容器是否故障，但電容量和介質損耗角的變化是放電積累到一定程度的結果，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，我們可以通過采用實時監測電容器局部放電的先進技術，能夠及時的發現電容器故障，有效的防止事故發生。

 

3. 2 引入HSE（健康、安全、環保）管理理念

 

（1）正確投用保護，定期校驗保護的可靠性，以及對電容器組校驗工作規范化，如對電容器的電容量和熔斷器的檢查，每個月不少于一次，在一年內要測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）加強對電容器組的巡檢，實行一小時一巡檢、二小時一記錄參數制。發現電容器外殼滲漏油、膨脹鼓肚、電流超過電容器額定電流1. 3倍、電網電壓超過額定電壓1. 1 倍、環境溫度超過額定值等情況，要將電容器退出運行檢修。

 

（3）加強對電容器的維護保養。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；夏季要對電容器采取冷卻降溫措施等。

 

（4）按操作規程操作，禁止電容器帶電合閘以及頻繁投切，開關跳閘后不準強送電、熔絲熔斷后原因不清不準更換熔絲等。

 

3. 3 集中補償

 

電容器分散就地補償的隱患在于泵房是易燃易爆場所，電容器外殼箱體放電及由套管臟污或套管缺陷造成閃絡放電均可能引起泵房著火爆炸事故發生。我們解決的方法是采取電容器集中補償，電容器室選址和建造時應考慮與泵房保持安全距離、良好通風、防塵防雨及便于巡視等問題。

 

3. 4 減少投切次數

 

采取電容器組循環投切，同時延長自動補償裝置控制器的延時時間間隔，從而減少投切次數，使得每組電容器操作每年不超過5000 次。

 

3. 5 加強對電網高次諧波成分的管理

 

采取加裝串聯電抗器或濾波裝置的辦法對諧波加以抑制，提高電網供電質量。