10 kV干式空芯電抗器繞組燒毀原因分析及防范措施

蘭基升，劉忠順，王海濱

(滄州供電公司，河北 滄州 061000)

1 故障情況概述

2010年6月7日，某220 kV變電站5221斷路器速斷保護動作跳閘，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，電容器組電抗器V相繞組有嚴重的燒傷痕跡，外包封開裂，經(jīng)試驗確認為匝間短路，短路電流使電抗器燒毀。6月9日，5212電容器組發(fā)生同樣情況，電抗器V相繞組燒毀報廢。

2臺電抗器型號均為CKSCKL-864/10-12，出廠日期2003年4月，投運日期2003年9月。事故發(fā)生當時現(xiàn)場氣象條件：大雨，環(huán)境溫度35 ℃，濕度20%。

2 試驗分析與檢查

2臺電抗器故障情況類似，事故發(fā)生當晚，時值天下大雨，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)設備上較多積灰，2臺電抗器的V相線繞組對殼體絕緣電阻均為零，電抗器繞組燒毀，全部支持絕緣子被電弧燒灼發(fā)黑，繞組下引線固定接線螺栓與支持絕緣子底腳固定螺栓上有放電痕跡。試驗人員對5221、5212電抗器進行繞組的直流電阻測試過程中，發(fā)現(xiàn)三相繞組的直流電阻數(shù)據(jù)較初始值及上次試驗數(shù)據(jù)有顯著增長，直流電阻相間互差超標，測試數(shù)據(jù)如表1所示(以5212電抗器為例)。

表1 5212電抗器直流電阻歷次測試數(shù)據(jù)對比

時間相別RUX/ΩRVY/ΩRWZΔR%2007-06-01①實測34.133.933.71.19換算至20 ℃32.2132.0231.831.192008-12-01②實測31.231.1830.950.81換算至20 ℃32.4733.3332.213.482010-06-12③實測127.713099.8930.14換算至20 ℃119.72121.8893.6530.14

注：①例行試驗，環(huán)境溫度35 ℃；②檢查性試驗，環(huán)境溫度10 ℃；

③故障后試驗,環(huán)境溫度37 ℃。

依據(jù)《河北省電力公司輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程(試行)》中規(guī)定：三相繞組間的差別不大于±4%(警示值)，與以前相同部位測得值比較,其變化不大于±2%(警示值)[1]。

計算得知，故障后三相繞組相互間的差別達到30.14%，三相繞組與同相初值(2007年6月7日試驗)比較，最小變化為194.22%，遠超過2%的警示值[2]，連續(xù)測試多次，數(shù)據(jù)基本保持不變，認為三相回路存在缺陷。

2010年8月23日，對因故障返廠的5221、5212電抗器V相進行解體。該電抗器采用多層同心電感繞組并聯(lián)連接后組成總的電抗值，在絕緣筒體上用高絕緣強度電磁線繞4～10層繞組，繞組外部仍用浸漬過的玻璃絲、布封包成外絕緣筒，形成一個繞組單元包封，每臺電抗器通常由3～10個包封組成，包封之間由玻璃絲引拔條隔出自然冷卻風道，整臺電抗器經(jīng)過加溫固化形成整體。

從燒毀部位看，均在繞組中部，而且燒毀面積較大，伴有熔鋁流淌，可以判斷產(chǎn)品出現(xiàn)故障延續(xù)了一段時間，如圖1所示。

(a) 紫外線防護涂層脫落

(b) 繞組匝間絕緣已變色

(c) 繞組上附著的水珠

3 故障原因分析

3.1 原因查找

a. 產(chǎn)品本身帶有毛刺、絕緣破損等固有缺陷，在長時間運行狀態(tài)下絕緣快速老化、失效，引起產(chǎn)品匝間和層間短路，產(chǎn)品燒毀,這情況一般出現(xiàn)在投運1年以內(nèi)的產(chǎn)品。

b. 產(chǎn)品在每次合、分閘時都會受過電壓沖擊，這會對產(chǎn)品絕緣造成一定的損害，尤其是在產(chǎn)品絕緣薄弱處，在累積效應的情況下，這些地方的絕緣會出現(xiàn)破損失效，導致產(chǎn)品發(fā)生短路燒毀，這情況一般出現(xiàn)在投運多年后的產(chǎn)品。

c. 產(chǎn)品過載運行。過載運行包括產(chǎn)品超負荷

運行，或者流過繞組的電流帶有較多的諧波成分，引起產(chǎn)品發(fā)熱嚴重，絕緣加速老化失效導致產(chǎn)品燒毀。從該產(chǎn)品型號選擇看，12%的電抗率與3次諧波的低阻抗通道非常接近，容易在系統(tǒng)中形成一個3次諧波的濾波通道，引起產(chǎn)品過載，發(fā)熱嚴重。

3.2 原因分析

針對燒毀電抗器的運行及損壞情況，認為存在以下情況：2006年前，由于變電站供電范圍內(nèi)有鋼廠負荷，諧波超標嚴重，造成電抗器絕緣材料加速老化，逐漸失去原有的力學性能和絕緣性能;經(jīng)過7年運行，產(chǎn)品表面的紫外線防護漆脫落嚴重，造成繞組外絕緣樹脂老化，部分包封(干式空心并聯(lián)電抗器由多個并聯(lián)的包封組成)出現(xiàn)裂紋進水，當水多次滲入時，造成繞組匝間絕緣損壞，出現(xiàn)匝間短路，短路線匝中電流劇增，致使電抗器燒毀，同時在高溫下導線部分熔化。

4 防范措施

a. 加強對運行的干式空芯電抗器進行紅外測試，對溫度出現(xiàn)異常的電抗器停電進行診斷性試驗分析[2]。

b. 診斷測試項目應檢查各相繞組的直流電阻、電抗值、損耗等基本參數(shù)是否與出廠時有明顯變化，測試數(shù)據(jù)和出廠數(shù)據(jù)有變化的設備必須停運。

c. 對于有紫外防護涂層脫落的，應查看包封是否有裂紋，對于出現(xiàn)裂紋的應檢查封包是否進水，無進水受潮的應采取封堵措施，包封進水受潮處理后再采取封堵措施。

d. 校驗系統(tǒng)過電壓水平是否超出產(chǎn)品的耐受能力，避雷器等保護元件是否正常工作。

e. 監(jiān)測產(chǎn)品運行參數(shù)是否超出允許范圍，包括電壓、電流等[3]。

f. 檢查SVC裝置中對3次諧波的濾波通道是否真正起到作用。

g. 按照使用要求，2至3年補涂紫外線防護漆一次。

參考文獻：

[1] 陳天翔，王寅仲.電氣試驗[M]. 北京：中國電力出版社，2005.

[2] DL/T 664-2008，帶電設備紅外診斷應用規(guī)范[S].

[3] 楊昌興，華水榮.關于并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器的保護問題[J].電力電容器，2000(1)：19-22.