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關(guān)于金屬化膜高壓并聯(lián)電容器幾個問題該如何探討？ |
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摘要：對金屬化膜高壓并聯(lián)電容器內(nèi)熔絲的考核方法、不自愈時的保護以及與斷路器開斷時間的配合等問題進行了討論。
關(guān)鍵詞：金屬化膜 并聯(lián)電容器 內(nèi)熔絲 試驗方法 保護 開斷時間 金屬化膜低壓并聯(lián)電容器已經(jīng)有30余年的歷史了�，F(xiàn)在盡管還在不斷地提高和創(chuàng)新，但早已被人們普遍接受，因而完全取代了老式的油浸式產(chǎn)品。而高壓并聯(lián)電容器，暫且不談金屬化膜產(chǎn)品，就以油浸式產(chǎn)品而論，還是膜紙復合產(chǎn)品用量居多，而且較為可靠。據(jù)不完全統(tǒng)計，至2000年底，我國（未計臺灣、香港和澳門地區(qū)）高壓并聯(lián)電容器的總裝機容量約為168Gvar左右，其中絕大多數(shù)是膜紙復合產(chǎn)品。全膜電容器雖然走過了20余年的艱難歷程，只是近兩年全膜產(chǎn)品的產(chǎn)量才超過膜紙復合產(chǎn)品。以2000年為例，按行業(yè)12個廠家的統(tǒng)計，高壓并聯(lián)電容器中，全膜產(chǎn)品按臺數(shù)計占59．24％，按容量計占64．03％。而某省電力部門1990～1998年連續(xù)九年的統(tǒng)計表明，在已投運的8．646Gvar電容器中，膜紙復合產(chǎn)品的容量故障率為0．46％，而全膜產(chǎn)品（大部分是進口產(chǎn)品）的容量故障率卻高達11．88％，后者是前者的近26倍！這充分說明，一類新產(chǎn)品的研制成功并非易事！
金屬化膜高壓并聯(lián)電容器從20世紀80年代才開始研制，至今在國外仍因種種原因而未在市場上占主導地位。我國的起步要晚得多，從桂林電力電容器總廠開創(chuàng)性的研究工作開始計算，僅僅六七年光景。但產(chǎn)品上市的速度卻大大高于國外。作者認為，我們的此類產(chǎn)品還處在成長期，加之市場需求過旺，該類產(chǎn)品在運行中出了一些問題，應當屬于產(chǎn)品成長期的正常情況。與上述全膜并聯(lián)電容器的發(fā)展情況比較，似乎不應該感到意外。當然，我們有責任抓緊研究，讓它日趨完善，以滿足用戶不斷增長的需要。為此，下面想從幾個方面發(fā)表幾點拙見。
首先是對內(nèi)熔絲的考核方法。這似乎是一個不成問題的問題。因為各國標準都有規(guī)定，而且基本一致。但作者認為，這種用鐵釘對有內(nèi)熔絲的元件造成人為短路，用來考核內(nèi)熔絲保護是否可靠的方法，僅僅對油浸式膜紙和全膜電容器適合，而對金屬化膜電容器就不能認為是合適的了！因為此種方法從根本上講，不能模擬金屬化膜電容器擊穿瞬間的工況，這一點恐怕是大家的共識，不必為之再費筆墨了。那么，為什么還要用此方法來考核金屬化膜電容器中的“內(nèi)熔絲”呢？我想答案也許只有一個：嚴格執(zhí)行標準！這當然無可非議。但是，人們不禁要問：用這樣的方法考核后“合格”的產(chǎn)品，能在紛繁復雜的運行工況中經(jīng)受住考驗嗎？近年來僅作者所知的若干情況，已經(jīng)能給出否定的答案。所以我認為，研制者切不可因為試驗通過后產(chǎn)品運行時就高枕無憂了，而應該補充額外的但又非常必要的針對性強的試驗項目，嚴格考核，以確保產(chǎn)品出廠后安全可靠運行。
其次是“自愈性”。人所共知，這正是金屬化膜電容器的獨特優(yōu)點。很可能就是這一優(yōu)點，吸引了不少人的目光，想方設法要把它推而廣之，讓它也在高壓并聯(lián)電容器領域一顯身手，這無疑有著誘人的前景。同時人們也沒有忘記，金屬化膜電容器的“自愈性”并非無處不在、無時不有；而令人費解的是普遍承認、但卻大多有意（應讀做相信上述考核試驗結(jié)果）或無意的予以忽視，或者說措施不能滿足真實要求。既然不自愈或自愈失敗的現(xiàn)象時有發(fā)生，而且此時故障處的絕緣電阻不降低到零，而是歐姆級至兆歐級的某個不確定的值，那末這一根小小的熔絲怎么能對如此不同的情況給予可靠的保護呢？也許有人會說，這時無需熔絲勞神，元件還可繼續(xù)工作。事實上這種元件也確實還在繼續(xù)運行，但絕非令人放心地安全運行。為此我們不妨假定故障后的殘留阻值為幾十歐或百歐級，那時該元件的溫度必然會升高，這一點在運行中已經(jīng)得到充分證明。這種溫升不能歸咎于元件端部局部放電所致：①投運初期也有局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)，但是未見元件表面溫度升高，此種溫度大幅度升高只能認為是不自愈出現(xiàn)后的結(jié)果；②經(jīng)對在室內(nèi)運行的電容器組元件表面溫度的實際測試，竟達80℃甚至還高一些。
再次是保護動作時限。大家知道，目前投運電容器一般都用真空斷路器或六氟化硫斷路器，以10～35kV級而言，開斷時間通常為2．5～3．0周波左右，亦即50～60ms的時間。盡管如此之迅速，但仍時有不能防止故障電容器組事故擴大的情況出現(xiàn)。比如電容器爆裂著火后斷路器才跳閘。雖然這種現(xiàn)象原因極其復雜，很難三言兩語給出一個明確而又為大家公認的簡要說法，但有一點似乎可以明白，那就是斷路器的動作時間還過長，沒能趕在事故擴大前切斷電源；或者說有些時候事故擴大所需的時間小于50～60ms。這就是說，即使加上繼電保護出口繼電器的動作時間在內(nèi)，總的開斷時間也在100ms左右。如果仍然視“繼電保護為后備保護，電容器內(nèi)部的固有（因設計而定下來的）保護為主保護”是一條基本原則的話，那末，上述時限就得千方百計滿足，以確保電容器的安全運行。如不遵守這一原則，發(fā)生惡性事故的可能性恐怕在所難免。當然，由于斷路器拒動釀成的大禍也是有的，這不能和上面的情況混為一談。
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