摘要：3月2日，华能金陵电厂#1发电机A相断路器发电机侧并联电容故障引发跳机后，打开GCB上盖后检查发现A相断路器发电机侧并联电容液喷出，封闭母线内侧油迹呈喷射状。测量发电机出口断路器的A相发电机侧电容器电容值为0.334uf（额定为0.13uf）,绝缘电阻为330MΩ（2500V绝缘电阻表），该电容器电容量发生明显变化。本文根据事故发生的现象，分析原因后进行处理验证并制定反措，为同类事故提供处理思路。
关键词：GCB 电容 漏液
一、背景
华能金陵电厂拥有两台1030MW发电机，采用ABB公司HEC-8断路器用作发电机出口断路器，其中出口电容器的结构如下：电容器由长430mm×宽200 mm×高202 mm不銹钢箱体（内置电容）和绝缘磁瓶焊接而成，内存绝缘油1.5Kg 机组正常运行中这些油在不銹钢箱体中产生了202mm标高的静压（按充满油计）。经调研这种不銹钢和陶瓷体不同材质直接焊接，是有较高的工艺要求，焊接质量较难控制。事后查明，本次漏油点就是绝缘瓷瓶与不銹钢箱体连接焊缝中出现了裂纹（记号笔标注区域）。具体如下图：
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图1：电容器结构 图2：漏液点
二、电容器的作用
我厂发电机出口开关两侧并联接地电容，主要用于限制出口开关开断短路电流、负荷电流、失步电流时的暂态恢复电压上升率（TRV），如果TRV过高，高于介质的绝缘恢复强度（开关在断弧后断口绝缘恢复速度）的时候会发生重新击穿。
三、原因分析
以电源侧为例，如下图3所示：其中U为发电机电源、R为等效电阻、L为等效电感、S为理想开关、C为出口开关电源侧对地并联电容。当出口开关开断短路电流、负荷电流、失步电流后就相当于理想开关合闸与电容。
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图3：等效电路
理想开关S合闸时，回路电压、电流由一个稳态过渡到另一个稳态需要一个暂态过程，（当分闸时间巧合的话，可能直接从一个稳态跳至另一个稳态，但由于三相电压电流相差120度，所以必然有一相或者两相电压会有暂态过程，完全取决于分闸点的时间）具体电压计算公式及暂态电压上升率如公式所示[1]：
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由TRV公式中可以看到，电容的作用可以明显降低暂态恢复电压上升速率，小于断口绝缘恢复强度，增强发电机出口开关开断电流能力。
既然电容在发电机出口开关开断短路电流、负荷电流、失步电流时增强开关的灭弧能力，所以在这三种情况下，对电容的伤害是最大的，事后均应进行更换。
当机组启机并网时，电流很小，考虑到并网后机组带初负荷，也就是不到百分之一的电流，200A，而且该电流是慢慢增加上来的，所以对电容并没有太大的冲击。
当机组正常停机时，一般我们采取关闭主汽门，程序逆功率来触发发电机停机2保护动作，跳闸出口开关，逆功率定值-9MW，电流大约300A，所以对电容亦没有太大的冲击。
通过分析认为，机组正常运行中，电容器工作在发电机出口27KV、50Hz交流电压环境下，所以正常运行中电容器内会有少许电流通过，但不会引起绝缘油发热（现场测量是室温）。另外，分析认为机组正常开停时，由于并网和解列瞬间负荷很低电流在200A左右不足额定电流（28000A）百分之一，所以对电容也没有太大的冲击。
在发电机出口开关两侧并联接地电容，主要是用于限制出口开关开断短路电流、负荷电流、失步电流时的暂态恢复电压上升率（TRV）。也就是说，只有在机组较高负荷下突然跳闸，该电容器将承受很大的电流冲击，大电流瞬间会将绝缘油加热，绝缘油会极速升温甚至汽化，不銹钢箱体内将会产生一定油（气）压力。
跳机当天，在19：08分左右二次的故障录波器已报警出现了不平衡电压，只到20：30分左右跳机，A相的二次电压由正常的57.7V逐步升高到65.7V 。这个二次电压的变化间接反映出电容量的变化。如果是绝缘油漏油引起电容变化，在只有202mm标高静压下从焊缝裂纹中漏出的油不会越来越大而导致电容变化越来越大。另外，从跳机后现场检查发现大量漏油主要集中在侧面的封母套管内壁上，电容器正下方只有少许漏油。这说明，这些油是从裂纹中喷射出来而不是渗漏顺着绝缘瓷瓶挂下来的。
理论上如果电容漏油会引起电容量变化，引发跳机。为检验运行中该电容是否漏油，我们将油充满模拟运行中状态倒置静放如下：
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图4：倒置注油试验
观察48小时未见漏油（分析是油有一定粘性，又只有202mm标高产生的静压太小）。
四、反措
1、在出口断路器处搭设平台，每日对发电机出口断路器电容器进行巡视检查。
2、运行人员每小时巡视，4小时抄录发电机出口三相电压和中性点零序电压，强化运行参数分析，发现异常及时联系处理。
3、针对出口断路器并联电容故障，联系制造商ABB公司技术人员来厂对故障电容器进行检查分析， ABB公司技术人员传真回复本次故障电容器为少数个例，同批次的电容器可以继续运行。
4、采购发电机出口断路器的电容器备件，结合停机机会对现场运行电容器进行全面检查和评估，根据检查和试验情况确定是否更换。
5、举一反三，针对电容器长期运行存在突发故障的风险，对厂内500kV、220kV电容式电压互感器、凝泵变频器、UPS装置内部的电容器的状况开展检查评估。
6、规范检修工艺标准，对电容器进行检修试验拆装连线时，应避免使电容器的绝缘子承受的扭矩过大，防止绝缘子与电容器箱体的连接密封处受外力损伤引起渗漏。
7、进一步强化技术监督管理，严格按试验规程的要求，做好全厂电气设备的技术监督工作，提高设备可靠性。
8、组织电厂电气专业对电气设备内部结构及回路进行培训；对包括GCB内部结构的图纸进行学习和讲解。
9、定期组织进行缺陷分析及设备风险评估。
10、完善电气防非停预案及措施，对相关的隐蔽部件的检查措施进行完善。
结论
本文以金陵电厂#1机发电机出口A相电容器漏液故障为例分析了故障产生的原因及后续预防措施，为同类型机组电容漏液问题的处理提供了参考。
参考文献
[1] 张爽.大容量发电机出口断路器的选择.高压电器,2011年第11期
[2] 郑珊珊，任洪涛.大容量发电机断路器主要特性分析.电工电气，2016（4）:40-42.
[3] D Dufournet,Montillet,G.E.‘Transient Recovery Voltages Requirements for System Source Fault Interrupting by Small Generator Circuit Breakers’[J]，IEEE Power Engineering Review，22(2):63-63.