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變電站電容器組故障檢出率低原因分析及方法改進

文檔作者：李秀旗文檔來源：內(nèi)蒙古烏蘭察布電業(yè)局		更新日期： 2026年05月26日	點擊數(shù)：
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2017 年 12 月 Research Findings | 研究成果 | ·21·
變電站電容器組故障檢出率低原因分析及方法改進
李秀旗
（內(nèi)蒙古烏蘭察布電業(yè)局，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）
摘 要：近幾年，烏蘭察布電業(yè)局經(jīng)常發(fā)生變電站電容器組斷路器跳閘故障，對跳閘設(shè)備進行檢查試驗，大多情況下，
無法檢測出故障原因，導致故障檢出率很低。經(jīng)分析，測試儀現(xiàn)場穩(wěn)定性差、放電線圈試驗方法不先進是導致電容器組
故障檢出率低的主要原因。通過采用抗干擾能力強、測量精度高的電容器測試儀；優(yōu)化放電線圈試驗方法等改進措施，
提高了變電站電容器組故障檢出率。
關(guān)鍵詞：電容器組；故障檢出率；放電線圈；電容- 電壓轉(zhuǎn)換法
中圖分類號：TM53 文獻標志碼：A 文章編號：2096-2789（2017）12-0021-03
電力電容器是一種靜止的無功補償設(shè)備，它的作用是
向電力系統(tǒng)提供無功功率，提高功率因數(shù)。采用就地無功
補償，可以減少輸電線路輸送電流，起到減少線路能量損
耗和壓降、改善電能質(zhì)量和設(shè)備利用率的重要作用。變電
站電容器組不僅包括多單元電容器，還指電抗器、放電線
圈、避雷器等保護設(shè)備，共同組成無功補償裝置。故障檢
出率是指對發(fā)生故障的設(shè)備，故障原因能夠確認的設(shè)備占
總故障設(shè)備比例。故障設(shè)備的統(tǒng)計是指，導致斷路器跳閘
并且無法投入運行的設(shè)備。如果電容器組發(fā)生故障，無法
及時投入運行，將影響電力系統(tǒng)無功補償，增加線路損耗，
造成大量的經(jīng)濟損失。如何快速判定故障原因、提高電容
器組故障檢出率，是保證電力系統(tǒng)安全運行、提高經(jīng)濟效
益的重要舉措。
1 變電站電容器組故障檢出率低情況介紹
烏蘭察布電業(yè)局共管轄35kV 及以上變電站共56 座，
其中有電容器137 組。對所轄變電站2011 年及2012 年
度發(fā)生故障電容器檢出率情況進行了調(diào)查分析，結(jié)果如表
1 所示。
表1 變電站電容器組故障檢出率調(diào)查統(tǒng)計表
電容器組故障檢出率僅為58.3%，有41.7% 故障設(shè)
備利用常規(guī)試驗方法無法檢測出故障原因，嚴重影響了
電容器設(shè)備可用率，無法保證供電質(zhì)量，造成線損增加。
2 變電站電容器組故障檢出率低原因分析
2.1 電容器測試儀穩(wěn)定性差
現(xiàn)場常用的電容器測試儀技術(shù)參數(shù)為： 環(huán)境溫
度：0 ～ 40 ℃； 相對濕度：20% ～ 90%； 試驗電壓：
22V±10% 50Hz 600VA； 電容測量范圍及精度：
0.1 ～ 3500μF，±（1% 讀數(shù)+5 個字）；現(xiàn)場對此電容
器測試儀的穩(wěn)定性進行了測試驗證，如表2 所示。
表2 電容器測試儀跟蹤測試結(jié)果
測試地點：新城灣220kV 變電站；設(shè)備雙重名稱：
385 電容器；被試單節(jié)電容器編號：169021
環(huán)境溫度0℃以下，并且隔壁間隔設(shè)備帶電的情況，
對測試儀的測試結(jié)果影響很大，測試結(jié)果無規(guī)律可尋，穩(wěn)
定性差；0℃以上，并且隔壁設(shè)備不帶電的情況下，測試
結(jié)果很精確，并且穩(wěn)定。所以此電容器測試儀受環(huán)境溫度、
電磁干擾影響很大，穩(wěn)定性差，對設(shè)備故障正確判定有
較大影響。
2.2 放電線圈試驗方法不先進
放電線圈故障檢出率為0。如表3 所示，對放電線圈
故障原因及傳統(tǒng)試驗檢測方法進行了統(tǒng)計分析。
顯然，故障原因用傳統(tǒng)試驗方法，是無法檢測出來的，
只有打破常規(guī)，利用新的試驗方法，才能快速、準確的
確認放電線圈故障原因。
故障點
故障后常規(guī)
試驗結(jié)果
重新投運情況
是否檢測出
故障原因
橋西變912 電容器數(shù)據(jù)合格投運一段時間后跳閘否
涼城變921 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
城東變360 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
新城灣變358 電容器數(shù)據(jù)合格投運一段時間后跳閘否
新城灣變365 電容器數(shù)據(jù)合格投運一段時間后跳閘否
城東變360 電容器電抗器擊穿檢修后，投運成功是
新城灣變385 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
平地泉變918 放電線圈數(shù)據(jù)合格投運一段時間后跳閘否
新城灣384 放電線圈數(shù)據(jù)合格投運一段時間后跳閘否
德勝變355 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
新城灣變358 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
烏蘭變620 電容器套管套管發(fā)熱檢修后，投運成功是
結(jié)論故障檢出率：58.3%
日期
環(huán)境溫度
（℃）
隔壁間隔
帶電情況
銘牌電容值
（μF）
測試值
（μF）
誤差%
2013.1.5 -16 不帶電45.33 44.09 -2.70
2013.1.31 -19 帶電45.33 45.95 1.37
2013.2.18 -13 帶電45.33 46.21 1.94
2013.3.1 -9 帶電45.33 43.25 -4.59
2013.3.17 3 帶電45.33 46.41 2.38
2013.3.28 6 帶電45.33 45.27 -0.13
2013.4.15 8 不帶電45.33 45.41 0.18
2013.5.10 10 不帶電45.33 45.37 0.08
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2017.12.008
·22· | 研究成果 | Research Findings 2017 年 12 月
表3 放電線圈故障原因統(tǒng)計
3 改進故障判斷方法
通過對上述原因進行分析，制定了相應的改進方法。
3.1 采用電容- 電壓轉(zhuǎn)換法測量電容值
處于內(nèi)蒙古地區(qū)，海拔較高，晝夜溫差大，儀器往往
出現(xiàn)測量不精確、結(jié)果不穩(wěn)定的現(xiàn)象，所以根據(jù)現(xiàn)場實
際情況，制定了測量儀器技術(shù)指標。
（1）根據(jù)現(xiàn)場實際情場，對測量儀器技術(shù)指標做了
特殊要求：環(huán)境溫度：-10 ～ 50℃相對濕度：≤80%；試
驗電壓：26V±10% 50Hz 600VA；顯示器：LED 顯示。
（2）現(xiàn)場比較復雜，干擾因素較多，選擇一個抗干
擾能力強、測量精度高的電容值測量方法至關(guān)重要。在
眾多測量方法中，由于電容- 電壓轉(zhuǎn)換法測量電容值具有
測量精度高、穩(wěn)定性強、操作方便等優(yōu)點，得到了廣泛
的應用。通過與生產(chǎn)廠家協(xié)商與建議，定制了一臺適合
我地區(qū)特點的電容值測量儀器樣機，通過現(xiàn)場比對測試，
滿足要求，如表4 所示。
測試地點：新城灣220kV 變電站；設(shè)備雙重名稱：
385 電容器。
被試單節(jié)電容器編號：169021
表4 改進后的測量儀器跟蹤測試結(jié)果
不相等，引起二次側(cè)電壓差值增大[1]。
（2）放電線圈間的角差引起差動電壓的偏大。放電
線圈二次側(cè)電壓的相角取決于一、二次線圈之間的耦合
系數(shù)。在放電線圈內(nèi)部構(gòu)造中，特別是有兩個獨立鐵心的，
由于線圈位置的不同，線圈間的電磁耦合系數(shù)也各有不
同。即使二次側(cè)的感應電壓在數(shù)值上完全相同，但它們
的相角差卻有可能不為零，二次側(cè)電壓角差引起二次側(cè)
電壓差而使開關(guān)跳閘[1]。
當出現(xiàn)電容器組故障而因壓差跳閘時，對放電線圈進
行常規(guī)試驗檢測時，應增加以下2 個試驗項目：空載電
流和伏安特性測量；一、二次間的角差。
利用改進后試驗方法，對存在故障的放電線圈進行了
現(xiàn)場測試，測試結(jié)果如表5 所示，放電線圈故障檢出率
達100%，滿足要求。
電容值測量誤差在±0.5% 之內(nèi)，滿足要求。
3.2 改進放電線圈常規(guī)試驗項目
烏蘭察布電業(yè)局的電容器組采用差壓保護，其放電線
圈一次側(cè)與電容器的二個串聯(lián)段并聯(lián)，二次側(cè)的2 個線圈
交叉連接1 只差動保護的電壓繼電器。根據(jù)差動保護的
原理，如果運行中的電容器等設(shè)備出現(xiàn)故障，就會在放電
線圈二次側(cè)感應出差值電壓，引起差動保護繼電器動作，
使開關(guān)跳閘，從母線上切除故障電容器組[1]。然而，如果
放電線圈自身出現(xiàn)故障問題，在二次側(cè)也會出現(xiàn)有可能
過大的壓差，而引起保護誤動。所以改進放電線圈常規(guī)
試驗項目，對判斷電容器組故障原因至關(guān)重要。
（1）鐵心在運行電壓下飽和，引起線圈伏安特性的
非線性化。設(shè)備在35kV、10kV 電壓下長期運行，有可
能會給鐵心造成剩磁，使鐵心飽和，引起線圈伏安特性
的非線性化，繼而導致線圈一、二次側(cè)感應電壓的嚴重
表5 改進后的放電線圈試驗情況統(tǒng)計表
4 效果對比
2014 年1 月，利用改進后的試驗方法，逐步驗證實
施效果，對以前未能檢出故障的設(shè)備，利用新方法，重
新檢測驗證了一遍，其結(jié)果如表6 所示。
可以明顯看出，經(jīng)過對電容器組故障原因檢測方法的
研究，找到了故障設(shè)備檢出率低的根源所在。利用新的
判斷方法，使檢出率達到了100%，提高了設(shè)備可用率，
保證了電壓合格率，提高了電能質(zhì)量，為用戶提供了優(yōu)
質(zhì)服務。
5 效益檢查
5.1 經(jīng)濟效益
電容器組故障檢出率的提高，增大了設(shè)備可用率，電
容器組設(shè)備能夠及時投入運行，提高了功率因數(shù)，減少
了線路損耗。
假如某站電容器組投入運行前，其功率因數(shù)cos?
=0.85，其線損公式為：
2 3
2 3
1 2 2
3 10 ( ) 10 ( )
c cos 1
P I R kW P R kW
U ?
?
= × × ? = × × （1）
電容器組投入運行后，其功率因數(shù)達到cos? =0.97，
其線損公式為： （下轉(zhuǎn)第31 頁）
設(shè)備名稱故障原因傳統(tǒng)試驗檢測方法
平地泉變918 電容器放電線圈角差超標
繞組絕緣電阻測試、繞
組直流電阻的測試、介
質(zhì)損耗測試
新城灣384 電容器
放電線圈伏安特性非線
性化
繞組絕緣電阻測試、繞
組直流電阻的測試、介
質(zhì)損耗測試
日期
環(huán)境溫度
（℃）
隔壁間隔帶
電情況
銘牌電容值
（μF）
測試值
（μF）
誤差%
2013.11.16 -5 帶電45.33 45.43 0.22
2013.11.17 -7 帶電45.33 45.36 0.07
2013.11.18 -5 帶電45.33 45.45 0.26
2013.11.19 -7 帶電45.33 45.33 0
2013.11.20 -7 帶電45.33 45.30 -0.07
項目平地泉變918 新城灣變384 新城灣變385
絕緣電阻正常正常正常
一次直流電阻正常正常正常
二次直流電阻正常正常正常
電壓比正常正常正常
空載電流正常正常正常
伏安特性正常
C 相在頭部明顯非
線性化
正常
一、二次角差B 相超標正常A 相有明顯角差
備注
更換B 相投運后
成功
更換C 相投運后
成功
更換A 相投運后
成功
2017 年 12 月 Research Findings | 研究成果 | ·31·
參考文獻：
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版),2015,46(7):2571-2580.
作者簡介：劉熱強（1970-），男，教授級高工、國家注冊市政公
用、公路一級建造師，研究方向：市政、路橋施工技術(shù)管理。
New Technology During the Construction of Large Diameter Hammer Out Fishing
Abstract：Large diameter punch filling pile construction process, often appear drop hammer, salvage for pile length and pile
machine drop hammer, the geological reasons such as salvage construction is very difficult, seriously affect the construction
period, increase the construction cost. Combining with engineering examples, this paper introduces a new construction
technology in the drop hammer salvage, hopes to similar engineering provides a new train of thought of solving condition.
Keywords：Large diameter; Punching pile; Drop hammer; Salvage and construction; The new technology
Liu Reqiang,Wang Peng
(Guangdong province construction machinery construction co., LTD.,Guangdong Guangzhou 510500)
（上接第 22 頁） 表 6 利用新方法電容器故障檢出率調(diào)查統(tǒng)計表
2 3
2 3
2 2 2
3 10 ( ) 10 ( )
c cos 2
P I R kW P R kW
U ?
?
= × × ? = × × （2）
則投入電容器組后，減少線損為：
2 3
3 1 2 2
2 3 2 3
2 2
1 1
cos 1 cos 2
1 1 0.146
0.85 0.97
10 ( )
10 10 ( )
P P P P R kW
U
P R P R kW
U U
? ?
?
? ?
? ?
? ? ? ?
? ?
? ? ? = × ? ?
? ?
= = × ×
= × × × ×
（3）
可見，線損與功率因數(shù)成反比，并且有功負荷P 越大，
減少線損P3 越大，創(chuàng)造經(jīng)濟效益越可觀。
5.2 社會效益
功率因數(shù)的提高，能夠改善供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)穩(wěn)定
性和可靠性，為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務，樹立良好的企業(yè)形象。
6 結(jié)束語
變電站電容器組故障檢出率低，是長期困擾現(xiàn)場工作
人員的一大難題，通過對現(xiàn)場主要原因的分析，找到了
問題癥結(jié)所在，為現(xiàn)場試驗人員提供了參考，也為電力
企業(yè)節(jié)能增效、電網(wǎng)安全運行作出貢獻。
參考文獻：
[1] 周晉航. 電容器組差動保護用放電線圈的現(xiàn)場校驗[J]. 浙江電
力,2000,19(1):53-55.
作者簡介：李秀旗（1982-），男，碩士，工程師，研究方向：變
電檢修電氣試驗研究。
故障點
故障后新方法
試驗結(jié)果
重新投運情況
是否檢測
出故障原因
德勝變355 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
涼城變921 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
城東變360 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
新城灣358 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
新城灣365 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
城東變360 電抗器電抗器擊穿檢修后，投運成功是
新城灣385 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
平地泉918 放電線圈B 相角差超標檢修后，投運成功是
新城灣384 放電線圈
C 相伏安特性
非線性化
檢修后，投入成功是
德勝變355 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
新城灣358 電容器電容值超標檢修后，投運成功是
烏蘭變620 電容器套管套管發(fā)熱檢修后，投運成功是
結(jié)論故障檢出率：100%

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