摘要：在箱式变电站运行中，电容器发挥无功补偿作用，可降低线路损耗、保障电网传输，是稳定可靠供电的关键。本文将箱式变电站电容器故障为研究对象，分析常见故障类型与处理方法，以某箱变低压侧的电容器故障案例为基础，探究电容器故障的具体原因，提供针对性预防措施，保障箱式变电站稳定可靠供电。
关键词：箱式变电站；电容器；膨胀故障
前言：箱式变电站的电容器通常设置于低压侧，其运行环境较为恶劣，易出现泄漏或膨胀等故障，降低无功补偿，加大线路损耗，降低供电效率与质量。严重时甚至会出现爆裂现象，对箱式变电站的其他设备运行产生影响，引发安全事故。就此，关于箱式变电站电容器故障分析具有鲜明现实意义。
1.常见箱式变电站电容器故障与处理
1.1漏油故障分析
在箱式变电站运行期间，漏油故障出现概率较高，故障发生区域为电容器顶部和底部边缘的焊缝、注油孔等部位。如果电容器长期处于密封不足状态，会导致绝缘击穿事故，导致箱变停止运行。就此，需提高对漏油故障的重视，引发漏油故障的原因较复杂，运维人员可根据漏油故障程度与现场状况，选择相应处理方式。如果漏油量较少，对于孔洞区域，运维人员可在漏油区域应用胶黏剂；对于焊缝区域，运维人员可使用锡或环氧树脂实施补焊处理，提高孔洞及焊缝的密封性。
同时，在箱式变电站工程建设中，电容器可能会在运输期间出现故障。运维人员需根据漏油区域，选择相应的处理方式。对于电容器套管焊缝区域的漏油故障，运维人员可通过锡铅焊料补焊处理，补焊时做好烙铁温度控制工作，避免温度过高导致银层脱焊，扩大漏油故障。对于电容器套管的螺栓或帽盖等区域的漏油现象，故障原因在于部件供应商生产精度不足。运维人员需详细观察电容器结构，测量结构参数，明确故障部件，通知供应商进行返厂处理，更换质量合格的部件，排除漏油故障[1]。
1.2膨胀故障分析
在箱式变电站运行期间，受高电压影响，电容器会出现游离现象，进而产生气体，击穿电容器的部分元件，影响箱体密封性，使空气或水分等杂质进入箱体内部，进而降低绝缘性能，不利于稳定可靠供电。在箱式变电站出现膨胀故障时，运维人员需立即停止箱式变电站的运行，排查故障原因，明确故障电容器，更换为全新设备，保障箱式变电站稳定运行[2]。具体的膨胀故障原理与预防措施将在下文分析，这里不再赘述。
1.3跳闸故障分析
在箱式变电站运行期间，电容器的电容量偏差大，可能导致电容器的三相电流不平衡，出现跳闸故障。同时，因箱变电容器配置熔断器作为保护装置，会因工作人员操作失误，导致熔断器断裂，引发电容器跳闸。针对该问题，变电站工作人员可从以下两方面入手，处理跳闸故障。
第一，注重三相容量的合理划分，在箱式变电站建设期间，技术人员需做好电容计算工作，结合箱变内配置的电容器、电抗器参数，计算补偿量，明确电容器的额定电压，合理选择电容器设备，精准划分三相容量，避免电容量偏差大，引发跳闸故障。
第二，结合补偿量的计算结果，技术人员可适当提高电容器的额定电压裕度，避免箱变运行期间电容器电压出现较大变化，提高电容器运行稳定性，防止跳闸故障。
2.箱式变电站电容器故障案例分析
本文以某箱式变电站低压侧电容器故障为例，进一步分析箱式变电站电容器故障原因、处理方法与预防措施，为运维人员提供成功经验参考。该箱变低压侧电容器故障表现为电容器爆裂，在排查过程中，运维人员发现故障电容器的内部绝缘受潮现象严重。在对箱式变电站内同供应商的同批次电容器检查时，发现电容器均出现膨胀故障。
2.1膨胀故障原因分析
在案例箱变中，电容器配置油纸绝缘，在电容器出现受潮现象后，内部进入水汽，会对油纸绝缘造成劣化现象，导致局部放电，引发膨胀与鼓肚现象。随着电容器的不断膨胀，最终爆裂。细化来说，电容器的膨胀过程如下：在电容器的油纸绝缘接触水汽后，加剧了绝缘的电导与介质损耗，提高油纸绝缘的温度，使其出现发热现象，加速油纸绝缘的热老化，甚至引发热击穿。油纸绝缘的温度升高，使电容器内部温度增加，出现水分汽化现象，形成气泡，在油纸绝缘结构中形成油气泡复合系统，降低气体介电常数，引发局部放电现象，进而分解绝缘油，产生大量气体，提高电容器的压力，使其膨胀鼓肚，甚至爆裂。
为进一步了解故障机理，明确故障预防措施，本文从微观角度入手，深入分析膨胀故障出现原因：（1）电容器的密封性不足，导致水进入电容器内部，基于水的极性分子特征，在进入电容器的交变电场后，会在电场力作用下运动，产生分子摩擦，加大得电介质的极化损耗，产生热量，提高电容器温度；（2）受电容器高压环境影响，水分子出现电离，氢离子和氢氧根离子会参与导电，加大欧姆损耗；（3）受电容器高温环境影响，水分子出现汽化现象，产生气泡，在交变电场环境中，串联介质存在如下原理：介电常数越大，电场强度越小，由于气泡的介电常数较小，所以其承受电场强度较大，易被击穿，出现局部放电现象，进一步裂解电容器的绝缘材料，增加系统内的气体，不断产生局部放电，当局部放电产气速度超过油纸绝缘吸气速度后，电容器内气体逐渐积累，出现膨胀现象。
2.2膨胀故障预防措施
结合上述膨胀故障出现原因，可从电容器本身、电容器安装和运行角度入手，预防故障。
第一，提高电容器生产水平。结合故障案例分析可知，箱变电容器因受潮出现膨胀故障的根本原因在于电容器的密封性不足。针对该问题，需电容器供应商提高生产水平。首先，优化电容器结构生产工艺，保障油箱和套管等区域的焊接质量；其次，在电容器生产中，做好绝缘材料和心件的脱水干燥处理，避免电容器受潮；最后，在电容器出厂前，进行密封试验，及时发现结构缺陷，避免故障。
第二，规范电容器安装。为避免电容器出现故障，变电站工作人员在进行箱变设计时，需合理电容器组的安装位置，为其提供良好运行环境。结合电容器运行特点与故障原因，需将其安装于通风效果好、干燥及温度较低的区域。其中，良好的通风可提高电容器散热能力，避免电容器因温度过高影响运行效率；干燥可避免电容器受潮；温度偏低可避免电容器出现水汽化现象，保障电容器的绝缘性能，防止电容器出现局部放电现象，延长电容器使用寿命。
第三，加强电容器运行管理。在想变运行中，对设备的运行管理，是保障预防设备与箱变故障的主要措施。对于电容器而言，变电站工作人员可配合使用现场检测与在线检测，实现电容器参数的实时管控，及时发现异常，避免故障问题扩大。现场检测是指由运维人员到箱变现场巡查，观察并记录电容器运行状态，如温度、是否膨胀、介质损耗等；在线检测可实时采集电容器的运行电流与电压参数，检测到参数异常后，在线检测系统可自动将电容器退出运行，并警示值班人员，及时排除电容器故障。
结论：综上所述，箱式变电站的漏油故障原因在于密封性不足，运维人员可根据故障部位特点，选择胶黏剂或补焊措施排除故障；箱式变电站的跳闸故障原因为人员操作，需规范电容器操作；箱式变电站的膨胀原因较复杂，运维人员可通过更换电容器排除故障。为避免箱式变电站出现膨胀故障，需供应商提高电容器生产水平，变电站规范电容器安装、加强运行管理，保障箱式变电站稳定可靠运行。
参考文献：
[1]汪飞,王伟伟.变电站并联电容器组故障分析及技术改进措施[J].电工技术,2019(23):98-100.
[2]赖文贤.变电站10kV电容器故障分析与运行维护探讨[J].工程技术研究,2018(08):180-181.