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，多為運行時間不長的設備。研究人員結合多起干式空心電抗損壞案例，對損壞的現(xiàn)象及原因進行了分析，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)點是不會產(chǎn)生磁飽和問題，缺點是在運行中設備周圍的磁場比較強、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。本文將結合多起干式空心并聯(lián)電抗器損壞實例，對損壞的原因進行分析，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。此時電抗器還在運行中，查看電流、電壓等情況，無明顯異常。

值班員立即報告調度，經(jīng)許可后將該電抗器轉為冷備用狀態(tài)。經(jīng)檢查為電抗上部調匝環(huán)燒毀，經(jīng)返廠后修復。該設備為新投設備，投運時間1年左右。該電抗容量為20000kvar，額定電壓34.5kV。

案例2

某500kV變電站某日，35kV 1-2L低壓電抗器過流Ⅱ段保護動作跳開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相電抗器下部靠內側第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。

觀察燃燒嚴重的氣道內部，發(fā)現(xiàn)該氣道內第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。

該組設備自投運至損壞運行時間共2個月，投運以來該組電抗******運行電壓為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。該電抗器僅投運幾天即發(fā)生損壞。該電抗額定電壓為34.5/kV，容量為20000kvar。

案例 4

在連續(xù)發(fā)生多起電抗器損壞后，對運行中的干式空心電抗進行了檢查。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行中尚未發(fā)生任何異常，之后對斷線進行了補焊修復。

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線熔化）。若故障點在包封中，則會迅速產(chǎn)生火焰并向氣道兩側噴出，致使缺陷擴大使電抗器燒損。

材料質量及工藝控制原因

電抗器設計時，盡可能使導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；這些有可能引起運行中導線斷線、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，繞制中控制不嚴容易吸潮及帶入雜質。

若鋁線焊接質量不良，可引起包封局部溫度過高或斷線等。

設計裕度

因匝間絕緣強度足以承受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。

運行中會存在電抗器在高于額定運行電壓下運行的情況（此電壓低于最高系統(tǒng)運行電壓），此時若設計時導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，將可能導致匝間絕緣損壞直至電抗器損壞。因此，制造廠應合理選擇設計裕度，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部斷線。包封外部斷線的原因主要有運輸、安裝過程中導線被碰損或導線焊接質量不良引起。包封內部斷線的原因可能為導線夾渣、起皮，在運行中局部過熱而熔斷；或導線匝間絕緣不良，在運行中匝間放電而使導線受損直至斷線。

因電抗器為多根導線并繞結構，斷線后電抗器各包封導線中的電流將重新分配。根據(jù)制造廠的計算結果,斷線1根導線后，剩余導線中某根導線電流值將變?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 結論

1）從制造廠角度考慮，電抗器制造過程中應加強工藝控制，避免導線夾渣、毛刺、焊接質量不良等發(fā)生，合理設計電抗器溫升水平，從根本上杜絕電抗器損壞發(fā)生。

2）在運輸及安裝過程中，應特別關注各包封引出線及調匝環(huán)（若有），避免誤碰引起導線或絕緣損傷。

3）由于干式空心電抗器為免維護設備，預防性試驗規(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)導線中是否存在斷線及斷線的根數(shù)。結合制造廠的計算, 通常導線斷線1根直流電阻偏差接近1%；并結合縱向、橫向比較進行判斷，以提高判斷的準確性。實踐證明，可有效發(fā)現(xiàn)斷線情況。

另外，在維護中需要加強電抗器外部引線斷線的檢查，發(fā)現(xiàn)斷線時應及時補焊；并且還需要積極尋找其他更有效的電抗狀態(tài)檢測手段。

本文編自《電氣技術》，原文標題為“干式空心并聯(lián)電抗器多起損壞原因分析”，作者為王耀龍。

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