7.2.1 电力电容器绝缘劣化的诊断
电力电容器采用完全密封型的结构，具有工作稳定与可靠性高的特点。但在电网运行过程中，由于受到电场和热的作用，绝缘水平逐渐降低。使局部放电的起始电压（PDIV）明显降低，造成绝缘击穿、油箱鼓肚或爆炸。例如1989年，山东泰安供电公司某变电站的110kV，30 Mvar电容器组中，一台电容器爆炸，并造成邻近三台电容器套管烧坏，后果相当严重。
电力电容器是充油设备，在高温和强电场的作用下会产生各种气体，因此可利用油中溶解气体分析来诊断电容器绝缘劣化情况。经过气象色谱分析仪实验分析，发现了4种气体（CO、CO2、H2和C2H2）与绝缘劣化密切相关。其中热劣化主要产生CO和CO2，并使PDIV下降。当CO＋CO2超过1 000×10－6～20 000×10－6时，PDIV将低于额定电压。热和电劣化都会产生H2，故H2的增加与PDIV的下降密切相关。当PDIV在H2超过100×10－6时也会低于额定电压。只有在局部放电时才会产生C2H2，它与纸的聚合度的下降一样都是反映电劣化的重要指标。
综上所述，电劣化或热劣化都会造成PDIV的下降，因此判断电容器绝缘劣化的重要手段还是通过测定电力电容器的局部放电情况。
7.2.2 电力电容器故障分析及处理
电容器故障的原因主要有工艺设计和运行环境两个方面：
1）电容器设计、工艺方面
（1）设计场强过高。为了降低成本，取得较高的经济效益，电容器生产厂家设计的场强普遍偏高，场强过高是电容器损坏的一个重要原因。
（2）对损坏电容器进行解剖发现，元件中部没有浸透的现象。
（3）电流密度过大。电容器元件并联数量较少，造成元件引线片电流密度较大，从而引起局部过热。另外，芯子引出线截面较小，加上套管接线头与连线的压接方式不到位，接触电阻较大，在长期工作电流下发生过热，造成引出线与套管接线头的锡焊层熔化，产生渗油现象，导致电容器的密封遭到破坏。
（4）电容器设有配备单台熔丝，或配有熔丝但熔丝特性（安秒特性）太差。当电容器内部元件严重击穿产生故障电流时。熔丝不能及时熔断，同时，有效的继电保护措施未跟上，过电流使电容器内部的温度急剧上升，导致电容器胀裂或爆炸。
（5）产品质量差。油纸绝缘没在严格的真空下干燥和浸渍处理，在长期工作电压下，内部残存的气泡产生局部放电现象。局部放电进一步导致绝缘损伤和老化。温升也随之增加，最终导致元件电化学击穿，电容器损坏。
2）电容器运行环境方面
（1）环境温度。电容器周围环境的温度太高或者太低。如果环境温度太高，电容器工作时所产生的热就散不出去；而如果环境温度太低，电容器内的油就可能冻结，容易电击穿。
（2）工作温度。电容器工作时，其内部介质的温度应低于65℃，最高不得超过70℃，否则会引起热击穿，或是引起鼓肚现象。
（3）工作电压。电容器对电压十分敏感，因为电容器的损耗与电压平方成正比，过电压会使电容器发热严重，电容器绝缘会加速老化，寿命缩短，甚至电击穿。
（4）工作电流与谐波问题。当电容器安装工作于含有磁饱和稳压器、大型整流器和电弧炉等“谐波源”的电网上时，交流电中就会出现高次谐波。对于n次谐波而言，电容器的电抗将是基波时的1/n，因此，谐波对电流的影响是很厉害的。谐波电流对电容器非常有害，极容易使电容器击穿引起相间短路。
（5）合闸时的弧光问题。某些电容器组特别是高压电容器在合闸并网时，因合闸涌流很大，在开关上或变流器上会出现弧光，引起短路故障，烧坏设备。
（6）切电容器组时，由于断路器重燃引起的重燃过电压造成电容器极间绝缘损伤甚至击穿。有的电容器组无任何过电压保护措施，也无串联电抗器，尤其在频繁操作的时候，就更容易导致其绝缘损伤，甚至引起爆炸。
（7）电容器投入时的冲击电流过大、电网的谐波超标引起过电流，使电容器过热、绝缘降低直至损坏。
3）常见电容器故障处理
（1）降低设计场强。降低场强的方法是要增大电容器的外壳。考虑到电容器在运行时处于卧放状态，故可以将电容器外壳厚度适当增大，同时满足电容器的安装尺寸。另外，在设计时可以采取三层粗化膜结构以降低电弱点的重合率，并采取铝箔折边和突出结构以改善极板边缘的电场分布情况。
（2）为了保证芯子的完全浸渍，可以适当延长真空浸渍时间，并施加一定油压。另外，考虑到电容器体积较大，元件为卧放方式，真空浸渍改为卧放浸渍方式，以便液体介质可顺着膜的方向浸渍到元件中去，确保完全浸渍。
（3）降低电流密度方面，适当增加元件的并联数，并加大芯子引出线的截面，以防止产生局部过热现象。
（4）采用单台熔丝保护。它是防止油箱爆炸的有效措施。试验表明，快速熔断器可以在0.3ms将电容器的故障电流开断，所以这一措施已在国内外广泛应用。
（5）严格控制产品源，严格试验检查，不使用质量达不到要求的电容器。
7.2.3 局部放电的监测
实际应用中，监测电容器局部放电时，如果采用脉冲电流法，会由于电容量大而使灵敏度较低；而超声波法也会由于电容器内部特殊的组合结构，使局部放电产生声波的传播受到影响，且超声传感器在现场安装困难，因此，目前电容器在线监测主要采用脉冲电流法。一般将高频电流互感器（HFCT）安装在电容器低压套管接地处。通常多个电容器并联成一个组，当某个电容器发生放电时，同组的其他电容器都向其放电，因此故障电容器会流过最大的脉冲电流，从而判断出故障电容器。
图7－1为电容器放电监测系统原理框图，其中高频电流互感器是带磁芯的，隔离变压器将现场信号与测量回路隔开，减少干扰。信号经过高通滤波器、衰减器、放大器处理后，送到示波器显示，其放电量波形如图7－2所示。
图7－1 电容器局部放电检测系统原理框图
图7－2 电容器局部放电的典型波形
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