一起35?kV電容器組串聯電抗器著火原因分析及建議

摘 要：該文對某500 kV變電站發(fā)生的一起35 kV電容器組串聯電抗器著火事故調查分析，通過設備解體后檢查其制造工藝，以及對電抗器運行方式的分析，找出事故原因是由于匝間絕緣工藝存在薄弱點，同時較多諧波電流進入電容器裝置，導致串抗匝間電壓變高，在匝間絕緣薄弱處形成擊穿點，造成匝間短路，最終導致電抗器燒壞；并提出預防發(fā)生此類事故的幾點建議。500 kV變電站內35 kV電容器組串聯電抗器一般都采用干式空心電抗器，干式電抗器具有損耗小、噪音低、維護簡單、電抗值線性度好、設計壽命長等優(yōu)點，在電網中應用越來越廣泛。

關鍵詞：串聯電抗器 著火 諧波 匝間短路 建議

中圖分類號：TM47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0044-01

如果設備在運行中有過量的諧波注入，就會引起通過電容器組的諧波電流過大，導致串抗匝間電壓變高，致使電抗器異常燒壞，影響電網的安全運行[1-3]。

該文通過對某500 kV變電站一起35 kV電容器組串聯電抗器燒毀的故障情況進行深入分析，找出事故原因，并提出預防此類事故再次發(fā)生的幾點建議。

1 故障概述

2014年09月06日，天氣晴，05∶50，AVC投入35kV#2B電容器組，此時，還有#1A、#3A、#4B 3組電容器在運行，08∶04，#3B 電容器組投入運行；08∶15，變電站運維人員巡視發(fā)現#2B電容器A相串抗著火；8：19，#2B電容器組由運行轉熱備用，#2A 電容器組投入運行；08∶45，#2B電容器組由熱備用轉冷備用；09∶00，消防人員進站滅火，明火被撲滅，A相串抗出現明顯的燒損痕跡；09∶10，電容器組由冷備用轉檢修。

#2B電容器組轉檢修后，運維人員進行現場檢查，#2B電容器組運行電流為885A，在串抗著火的過程中，電流無明顯變化，保護無動作，避雷器放電計數器無動作。隨后，對A相串抗外觀進行檢查，在A相串抗頂部發(fā)現其第二圈繞組（從外數）燒損情況最為嚴重，有明顯的深度燒傷痕跡。

2 故障設備返廠調查情況

公司派專業(yè)人員去廠家進行故障設備解體調查，由于A相燒毀嚴重，直流電阻試驗、電抗值試驗、雷電沖擊試驗均無法完成，B、C兩相設備試驗均合格，因此廠家僅對A相進行解體檢查。

故障電抗器線圈采用多個包封層線圈并聯結構，每個包封層線圈由多根鋁導線并聯繞制而成，每個線圈并聯導線的數量和鋁線的截面積由該包封層的電流密度確定，保證各包封層發(fā)熱均勻，各包封層由玻璃纖維經環(huán)氧樹脂浸漬纏繞而成，包封繞組間通過絕緣撐條固定；線圈上下部裝設星形架以支撐和電氣連接各包封導線；經一定溫度固化后形成1個完整的整體。解剖時發(fā)現第6、7、8、9包封相聯點上部靠進線端子處都有匝間短路現象，其中第8包封短路匝數最多，損壞最嚴重。

3 故障原因分析

從設備分層解體情況可以說明，設備匝間短路點是在第8包封上部，其余地方是受該點影響，隨故障擴大而產生的，各包封中下部的導線絕緣薄膜完好，說明設備運行后導線絕緣薄膜無老化，排除設備故障是由于熱老化引起。但是，著火點是在第8包封上部進線端子處，可以判定此處線匝有絕緣薄弱點，存在絕緣工藝不良問題。

串聯電抗器起火前，必定先發(fā)熱，進一步對串聯電抗器發(fā)熱原因進行分析，通過計算得出設備運行過程中有72%三次諧波電流涌入電容器支路，從而使電抗器諧波含量達到15.9%，導致電抗器匝間電壓升高，在匝間絕緣薄弱處形成擊穿點，引起發(fā)熱，最終燒毀。

計算過程： （1）

（2）

（3）

式中：為流入電容器支路的諧波電流；為流入電力系統(tǒng)的諧波電流；為諧波源發(fā)出的電流；為串聯電抗器的電抗；為電容器的容抗；為母線對地的短路阻抗；

電容器安裝處母線對地的最大短路電流為28kA；式中，

=28.13（根據公司內電容值實測配平結果，相電容為113.21），=3.61，=35/28=1.25，n=3時，k=（3×3.61-28.13/3）/（3×1.25）=0.3875，，超過50%的三次諧波進入了電容支路。

#2B電容器組投切電壓情況：分閘前電壓：37.5kV，分閘前電流：893A，

此時，加在#2B電容器的端電壓為：=21.65kV；

流經裝置的電流應為：21.65×103/（28.13-3.61）=883A，

實際分閘前電流為893A，諧波電流和為：，

諧波電流比例：133.3/833.3=15.9%，（833.3為裝置額定電流），

電容器單元的端電壓為：893×28.13=25.12kV，

過電壓：25.12/24=1.047（24kV為電容器額定相電壓）。

綜合以上分析，該起事故的原因為制造電抗器所用的某根導線絕緣存在薄膜弱點，并且有重合；當電抗器投運時，會承受合閘涌流和投切過電壓，此時電抗器匝間電壓會很高，就會在導線絕緣薄膜薄弱點處造成電壓擊穿，隨著產品繼續(xù)運行，因運行電壓波（因系統(tǒng)有諧波存在，電壓波動比工頻時更大）在擊穿點處會不時的出現重擊穿，久而久之，使相連兩匝導線絕緣完全破壞，相連兩匝導線連通，造成匝間短路，最終導致電抗器起火燒壞。

4 預防電抗器著火的建議

（1）在無功補償設備停電時，除按照規(guī)程規(guī)定進行試驗外，重點檢查電抗器最外層和最內層包封表面及接線頭狀態(tài)，必要時采用內窺鏡進行檢查。

（2）加強無功被償設備的紅外測溫工作，無功補償設備投切后，及時檢查相關設備潮流及系統(tǒng)電壓是否正常，與之連接的避雷器是否動作等；高溫、負荷較大時增加測溫次數，測試結果與歷史溫升、相間溫升比較，發(fā)現問題及時處理。

（3）設置煙火報警裝置。在無功補償裝置區(qū)域裝設煙火報警器，一旦出現煙氣或明火時，報警器動作報警，或同時動作切除裝置（對于無人值守變電站尤為重要）。

（4）進行裝置運行的24小時諧波監(jiān)測，確定諧波電流含量。

5 結論

該文對某500 kV變電站35 kV電容器組串聯電抗器著火事故進行原因分析，最終確定原因為裝置中有過多的諧波存在，導致電抗器匝間電壓升高，同時，匝間導線存在絕緣薄弱點，從而造成擊穿，導致著火燒毀；并提出幾點預防建議，對今后預防此類事故的發(fā)生起到重要作用。

參考文獻

[1]李曉偉.電容器組串聯電抗器燒毀的原因及建議[J].廣西電力，2009（1）：62-64.

[2]黃衍臻，陳小明.一起特殊的干式電抗器故障分析[J].電工技術，2008（1）：12-13.

[3]何東平，孫白.35 kV并聯電抗器故障情況分析[J].華北電力技術，2003（4）：48-51.