近年來干式空心電抗器損壞頻繁從損壞發(fā)生時間段上分析多為運(yùn)行時間不長的設(shè)備研究人員結(jié)合多起干式空心電抗損壞案例對損壞的現(xiàn)象及原因進(jìn)行了分析提出了措施

干式電抗器在電網(wǎng)中使用較普遍空心電抗優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生磁飽和問題缺點(diǎn)是在運(yùn)行中設(shè)備周圍的磁場比較強(qiáng)周圍金屬易產(chǎn)生渦流和形成環(huán)流及產(chǎn)生電磁干擾占用空間較大等適合室外使用

近年來干式電抗器在使用中損壞較多也多見報道本文將結(jié)合多起干式空心并聯(lián)電抗器損壞實例對損壞的原因進(jìn)行分析并提出了防范措施

1 案例

案例1

某500kV變電站某日下午15點(diǎn)左右變電站值班員在巡視中發(fā)現(xiàn)35kV 1號主變2號電抗器B相基座上熔有銀白色金屬防雨罩下表面有燒黑痕跡此時電抗器還在運(yùn)行中查看電流電壓等情況無明顯異常

值班員立即報告調(diào)度經(jīng)許可后將該電抗器轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)經(jīng)檢查為電抗上部調(diào)匝環(huán)燒毀經(jīng)返廠后修復(fù)該設(shè)備為新投設(shè)備投運(yùn)時間1年左右該電抗容量為20000kvar額定電壓34.5kV

圖1  干抗損壞情況

案例2 

某500kV變電站某日35kV 1-2L低壓電抗器過流Ⅱ段保護(hù)動作跳開35kV 1-2L低壓電抗器斷路器錄波圖顯示故障后870ms過流II段動作三相跳閘

35kV 1-2L低壓電抗器A相上部防雨罩有煙熏痕跡第1與第2包封間一氣道的引拔棒掉落地上A相電抗器下部靠內(nèi)側(cè)第1第2包封間局部有過火較重第3第4包封端部局部過火損傷較輕

圖2  電抗器下部鋁排（正面）

圖3 電抗器下部放電痕跡

圖4 下部鋁排（背面）

圖5 上部第一包封出現(xiàn)熔斷及放電痕跡

觀察燃燒嚴(yán)重的氣道內(nèi)部發(fā)現(xiàn)該氣道內(nèi)第1包封與第2包封表面已經(jīng)燒黑其中第1包封表面向第2包封方向鼓出鼓出位置約為第1包封軸向的中部位置疑似第1包封中部位置存在故障經(jīng)解體后發(fā)現(xiàn)第1包封中部存在匝間放電斷線情況

該組設(shè)備自投運(yùn)至損壞運(yùn)行時間共2個月投運(yùn)以來該組電抗最大運(yùn)行電壓為38.23kV

案例3 

某500kV變電站3月1日00:12:5435kV3號低壓電抗器II段過流動作時限0.5s,該組干抗斷路器跳閘避雷器未動作該電抗器僅投運(yùn)幾天即發(fā)生損壞該電抗額定電壓為34.5/kV容量為20000kvar

圖6 干抗損壞情況

圖7 干抗解剖情況（第8包封內(nèi)側(cè)）

案例 4

在連續(xù)發(fā)生多起電抗器損壞后對運(yùn)行中的干式空心電抗進(jìn)行了檢查檢查中發(fā)現(xiàn)3起干式電抗器包封引出線外部斷線外部斷線的電抗在運(yùn)行中尚未發(fā)生任何異常之后對斷線進(jìn)行了補(bǔ)焊修復(fù)

2 原因分析

干式空心電抗器的損壞原因主要有局部溫升過高匝間絕緣擊穿等這些原因最終引起匝間短路形成閉合回路在電磁感應(yīng)作用下產(chǎn)生很大的環(huán)流使鋁線溫度迅速升高并熔化（形成較大的熔洞或局部導(dǎo)線熔化）若故障點(diǎn)在包封中則會迅速產(chǎn)生火焰并向氣道兩側(cè)噴出致使缺陷擴(kuò)大使電抗器燒損

材料質(zhì)量及工藝控制原因

電抗器設(shè)計時盡可能使導(dǎo)線與絕緣材料膨脹系數(shù)相近避免產(chǎn)生絕緣開裂通常選用鋁線而不選用銅線是因為銅線膨脹系數(shù)與絕緣材料的相差較大易開裂空心電抗器采用鋁線進(jìn)行繞制鋁線可能存在起皮夾渣毛刺等缺陷或在繞制過程中引起鋁線損傷這些有可能引起運(yùn)行中導(dǎo)線斷線放電損傷匝間絕緣

目前空心電抗繞制基本采用濕法繞制即電磁線及玻璃纖維等絕緣填充材料經(jīng)過未凝膠固化的環(huán)氧樹脂浸潤后一起繞制完成后置入高溫烘爐進(jìn)行固化這種方法對環(huán)境的溫度濕度要求較高繞制中控制不嚴(yán)容易吸潮及帶入雜質(zhì)

若鋁線焊接質(zhì)量不良可引起包封局部溫度過高或斷線等

設(shè)計裕度

因匝間絕緣強(qiáng)度足以承受2倍的過電壓因此電抗器投切過程中產(chǎn)生的過電壓不是故障的原因

運(yùn)行中會存在電抗器在高于額定運(yùn)行電壓下運(yùn)行的情況（此電壓低于最高系統(tǒng)運(yùn)行電壓）此時若設(shè)計時導(dǎo)線的電流密度選的過大將會使電抗器各包封溫升升高引起整體發(fā)熱若存在異常熱點(diǎn)將可能導(dǎo)致匝間絕緣損壞直至電抗器損壞因此制造廠應(yīng)合理選擇設(shè)計裕度避免在系統(tǒng)電壓較高下包封出現(xiàn)異常溫升而損傷絕緣情況發(fā)生

斷線的原因

斷線的部位主要有包封外部引出線斷線與包封內(nèi)部斷線包封外部斷線的原因主要有運(yùn)輸安裝過程中導(dǎo)線被碰損或?qū)Ь€焊接質(zhì)量不良引起包封內(nèi)部斷線的原因可能為導(dǎo)線夾渣起皮在運(yùn)行中局部過熱而熔斷或?qū)Ь€匝間絕緣不良在運(yùn)行中匝間放電而使導(dǎo)線受損直至斷線

因電抗器為多根導(dǎo)線并繞結(jié)構(gòu)斷線后電抗器各包封導(dǎo)線中的電流將重新分配根據(jù)制造廠的計算結(jié)果,斷線1根導(dǎo)線后剩余導(dǎo)線中某根導(dǎo)線電流值將變?yōu)檎r的1.2倍因發(fā)熱量與電流的平方成正比則發(fā)熱量變?yōu)樵瓉淼?.44倍可見斷線后個別包封將出現(xiàn)溫升異常升高包封溫升異常升高后將使匝間絕緣迅速劣化引發(fā)電抗損壞

3 結(jié)論

1）從制造廠角度考慮電抗器制造過程中應(yīng)加強(qiáng)工藝控制避免導(dǎo)線夾渣毛刺焊接質(zhì)量不良等發(fā)生合理設(shè)計電抗器溫升水平從根本上杜絕電抗器損壞發(fā)生

2）在運(yùn)輸及安裝過程中應(yīng)特別關(guān)注各包封引出線及調(diào)匝環(huán)（若有）避免誤碰引起導(dǎo)線或絕緣損傷

3）由于干式空心電抗器為免維護(hù)設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程中對干式電抗器的試驗項目為阻抗測量（必要時）紅外測溫（1年或必要時）目前,已要求定期開展干抗紅外測溫但僅能測試到干抗外部包封溫度很難發(fā)現(xiàn)干抗內(nèi)部包封的溫度異常情況

4）目前已要求定期開展直流電阻測試判斷依據(jù)主要根據(jù)所測電阻值與出廠值的偏差推算并聯(lián)導(dǎo)線中是否存在斷線及斷線的根數(shù)結(jié)合制造廠的計算, 通常導(dǎo)線斷線1根直流電阻偏差接近1%并結(jié)合縱向橫向比較進(jìn)行判斷以提高判斷的準(zhǔn)確性實踐證明可有效發(fā)現(xiàn)斷線情況

另外在維護(hù)中需要加強(qiáng)電抗器外部引線斷線的檢查發(fā)現(xiàn)斷線時應(yīng)及時補(bǔ)焊并且還需要積極尋找其他更有效的電抗?fàn)顟B(tài)檢測手段

原標(biāo)題干式空心電抗器損壞原因分析及防治措施