一起干式空心并聯(lián)電抗器故障分析及處理

李蘇雅，李信喆，董艷唯，馬春曉，孟崢崢，劉創(chuàng)華，劉　梅

(國(guó)網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院, 天津　300384)

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一起干式空心并聯(lián)電抗器故障分析及處理

李蘇雅，李信喆，董艷唯，馬春曉，孟崢崢，劉創(chuàng)華，劉梅

(國(guó)網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院, 天津300384)

摘要：針對(duì)某500 kV變電站66 kV干式空心并聯(lián)電抗器發(fā)生的貫穿性絕緣故障，進(jìn)行整體試驗(yàn)和解體分析，認(rèn)為大量鳥糞附著在電抗器包封間通風(fēng)道表面、致使表面絕緣降低、以及設(shè)備本身設(shè)計(jì)的絕緣層薄弱是造成該設(shè)備絕緣故障的主要原因，提出處理措施，對(duì)解決并聯(lián)電抗器絕緣故障有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電抗器；包封；積污；貫穿性絕緣故障

隨著電網(wǎng)超高壓、遠(yuǎn)距離、大容量的迅猛發(fā)展，感性無(wú)功相對(duì)不足，為了補(bǔ)償無(wú)功功率，抑制過(guò)高的工頻過(guò)電壓，并聯(lián)電抗器成為電力系統(tǒng)中必不可少的電氣設(shè)備。目前，干式空心電抗器占據(jù)很大部分并聯(lián)電抗器市場(chǎng)，但近年來(lái)干式空心并聯(lián)電抗器頻發(fā)繞組絕緣擊穿、閃絡(luò)等運(yùn)行故障，有的被迫停運(yùn)處理，有的逐漸演變成事故甚至設(shè)備燒毀，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)不小安全隱患。

1故障情況介紹

2故障原因分析

2.1整體試驗(yàn)

a. 測(cè)試整臺(tái)故障電抗器的直流電阻、損耗，并與出廠值進(jìn)行比較。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。直流電阻與出廠值比增加8.55%，而工頻損耗比出廠值增加1 128.2%。

b. 進(jìn)行支路通斷測(cè)試。將故障電抗器所有下吊臂的出線頭剔開，上吊臂出線頭不動(dòng)，測(cè)試每根導(dǎo)線的通斷，測(cè)試發(fā)現(xiàn)電抗器第一包封層中第4小層及第二包封層中第1、2、3小層導(dǎo)線不通。

表1故障電抗器測(cè)試結(jié)果

項(xiàng)目直流電阻/Ω阻抗值/Ω工頻損耗/kW出廠試驗(yàn)值0.201273.236160.538返廠實(shí)測(cè)值0.218473.1084743.538實(shí)測(cè)值與出廠值之比+8.55%-0.174%+1128.2%

c. 測(cè)試整體絕緣電阻。將故障電抗器上、下吊臂所有的出線頭剔開，用500 MΩ表測(cè)量各繞包層股、層間的絕緣電阻值。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)第一、二包封層股間、層間絕緣電阻均為0。通過(guò)試驗(yàn)初步判斷，設(shè)備第1、2繞包層導(dǎo)線有斷線，與外觀目測(cè)判斷故障層位置一致。

2.2解體分析

技術(shù)人員對(duì)故障電抗器從外到里，層層解剖，發(fā)現(xiàn)第1繞包和第2繞包之間有大面積電弧燒蝕貫穿性通道，燒蝕面上有多個(gè)縱向排列的絕緣貫穿性的燒蝕小孔通道，進(jìn)一步解剖發(fā)現(xiàn)小孔內(nèi)部鋁絲導(dǎo)體均有一定數(shù)量燒斷現(xiàn)象，剝開處即為絕緣有孔洞部位。同時(shí)，在其沒(méi)有電弧的地方，有較多的貫穿性鳥糞痕跡。

根據(jù)電抗器運(yùn)行狀況及設(shè)備解體情況，對(duì)電抗器繞組澆注的環(huán)氧樹脂層進(jìn)行絕緣強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試部位包括內(nèi)層和外層。技術(shù)人員取電抗器靠外側(cè)繞組縱相切割寬約100 cm的2片試品，高度為295 cm，切割處表面工整平滑, 表面擦拭干凈。測(cè)試時(shí)將試品一側(cè)的切割面用錫箔紙包好并用透明膠帶包緊粘好，使其內(nèi)部導(dǎo)體全部連接導(dǎo)通，之后將錫箔紙接地。用量杯、水、氯化鈉、硅藻土混合配制成漿糊狀的導(dǎo)電糊。測(cè)試時(shí)，將導(dǎo)電糊用刷子涂到測(cè)試部位，并在施涂部位施加電壓，直至擊穿，即為該部位的環(huán)氧樹脂層絕緣強(qiáng)度[2]。故障電抗器樣品耐壓試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2試驗(yàn)樣品各部位絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

測(cè)試部位擊穿電壓值/kV123456試品一內(nèi)側(cè)12.213.212.013.310.212.3外側(cè)10.28.26.09.17.211.3試品二內(nèi)側(cè)11.012.212.310.213.011.6外側(cè)10.58.38.29.16.311.2

由表2可以看出：最高擊穿電壓為13.3 kV ，最低擊穿電壓為6.0 kV ，2個(gè)試品的6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)內(nèi)側(cè)擊穿電壓普遍高于外側(cè)擊穿電壓，內(nèi)外側(cè)的環(huán)氧樹脂絕緣層并不均勻，最高擊穿電壓是最低擊穿電壓的將近2倍。電抗器每個(gè)單卷由多組鋁單絲導(dǎo)線卷繞而成，鋁單絲之間絕緣。電抗器每個(gè)單卷內(nèi)外側(cè)為環(huán)氧樹脂澆注層，經(jīng)測(cè)量，樣品切面環(huán)氧樹脂層厚度為1～3 mm，澆注層表面存在不平整現(xiàn)象。

2.3綜合判斷

根據(jù)該變電站基本情況、現(xiàn)場(chǎng)檢查情況、各項(xiàng)診斷試驗(yàn)、解剖情況等，對(duì)該站故障電抗器故障的原因進(jìn)行深入分析。

a. 設(shè)備積污方面。設(shè)備發(fā)生故障為寒冷的冬季，由于該電抗器運(yùn)行時(shí)有較大的電流通過(guò)，本體溫度相對(duì)于周圍的環(huán)境較高，且整體為開放式，一些較大的鳥類為躲避寒冷，易于落在電抗器繞組繞組的上部取暖，因此會(huì)有較大量的鳥糞落在電抗器內(nèi)部繞組繞組的表面。鳥糞一般含鹽量較高可視為導(dǎo)體，并可能形成較長(zhǎng)的通道甚至貫穿。由于電抗器外絕緣表面存在鳥屎等污物，污物的存在使電抗器表面發(fā)生畸變，外界環(huán)境如高濕度空氣的出現(xiàn)，使設(shè)備開始出現(xiàn)放電點(diǎn)，一開始幾個(gè)放電點(diǎn)是孤立的，加上鳥屎等污物的促進(jìn)作用，使放電點(diǎn)沿著繞組表面開始向上爬電，使放電點(diǎn)的點(diǎn)位向上引，接近另一個(gè)薄弱點(diǎn)或放電點(diǎn)，當(dāng)繞組沿面距離不足以承受兩點(diǎn)之間的電位差時(shí)，兩點(diǎn)之間便出現(xiàn)沿面弧閃，弧閃的熱量及能量使繞組外絕緣碳化，碳化的粉塵在狹窄風(fēng)道內(nèi)氣體壓力下向上下兩端擴(kuò)張，最終造成設(shè)備縱向貫穿性拉弧，造成設(shè)備故障[3-4]。而事實(shí)上由解剖情況來(lái)看，鳥糞的情況比預(yù)想的要嚴(yán)重，有多條一次性的貫穿性的鳥糞通道。電抗器繞組沿面發(fā)生電弧燒蝕，及較多的擊穿孔洞，該結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)情況較為一致。

b. 設(shè)備工藝方面。電抗器各層繞組采用兩股導(dǎo)線分級(jí)并繞，直接因絕緣瑕疵出現(xiàn)真正意義上的匝間短路幾乎不可能，只能出現(xiàn)股間短路。電抗器導(dǎo)線經(jīng)過(guò)連續(xù)的無(wú)損探傷，一般來(lái)說(shuō)可以排除金屬毛刺的存在。此外，在繞組導(dǎo)線制作過(guò)程中，絕緣繞包機(jī)上安裝有火花試驗(yàn)儀，火花試驗(yàn)儀在導(dǎo)線進(jìn)行過(guò)程中連續(xù)不斷地施加6 kV試驗(yàn)電壓，對(duì)導(dǎo)線的絕緣層進(jìn)行了絕緣水平檢測(cè)，導(dǎo)線絕緣破損、缺層的可能性應(yīng)當(dāng)排除在外。但通過(guò)故障電抗器樣品絕緣試驗(yàn)可知：該電抗器環(huán)氧樹脂層絕緣強(qiáng)度從6.0 kV到13.3 kV分布不均，環(huán)氧樹脂層薄厚不均，薄弱部分也是發(fā)生絕緣故障的一個(gè)原因[5]。

3處理措施

a. 對(duì)鳥害嚴(yán)重地區(qū)，電抗器配備防鳥裝置，阻斷鳥類進(jìn)入電抗器的通路，防止鳥類在電抗器上筑巢，減少鳥糞的產(chǎn)生[6]；加強(qiáng)巡檢力度，利用停電檢修有序巡視內(nèi)部污穢狀況，在必要時(shí)采取停電清潔的措施。

b. 建議廠家改良電抗器制作工藝，加厚環(huán)氧樹脂絕緣層，使絕緣層薄厚均勻，絕緣強(qiáng)度一致。

4結(jié)束語(yǔ)

干式空心并聯(lián)電抗器能有效補(bǔ)償電力系統(tǒng)輸電線路容性電流，提高功率因數(shù)，抑制過(guò)高的工頻過(guò)電壓和過(guò)電流，是電力系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備。但干式空心并聯(lián)電抗器由于本身的工藝缺陷、運(yùn)行環(huán)境影響等問(wèn)題頻繁發(fā)生各種絕緣故障，給電

網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定威脅。目前，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備積污治理，在運(yùn)電抗器貫穿性絕緣故障率得到有效控制。電抗器制造工藝不良也是造成該次故障的重要因素，廠家應(yīng)提高制作工藝、改良不合理的設(shè)計(jì)、嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]錢之銀,楊凌輝,朱峰,等.并聯(lián)干式電抗器故障原因分析[J].華東電力,2000(12):10-13.

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[4]李勝川,崔文軍,于在明,等.500 kV 變電站干式并聯(lián)電抗器故障分析與建議[J].變壓器,2010,47(10)：69-73.

[5]順特電氣有限公司編著.樹脂澆注干式變壓器和電抗器[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

[6]周澤存.高電壓技術(shù)[M]. 2版.北京:中國(guó)電力出版社,2004.

本文責(zé)任編輯：楊秀敏

Cause Analysis and Solution on Dry-type Air Core Shunt Reactor Insulation Fault

Li Suya,Li Xinzhe,Dong Yanwei,Ma Chunxiao,Meng Zhengzheng,Liu Chuanghua,Liu Mei

(State Grid Tianjin Electric Power Research Institute,Tianjin 300384,China)

Abstract:Through the integral testing and collapsing analysis,it is pointed that the reducing of surface insulation because of a large number of birds droppings' attaching to the surface of ventilating duct between interlayer and the weakness of insulating layer are the main reasons of 66kV dry-type air core shunt reactor penetrability insulation fault in 500kV transformer substation.On this basis,solutions have been proposed, which have a certain significance to solve the penetrability insulation fault of dry-type air core shunt reactor.

Key words:shunt reactor;pack;pollution accumulation;penetrability insulation fault

收稿日期：2015-12-03

作者簡(jiǎn)介：李蘇雅(1986-)，女，研究生。研究方向?yàn)殡妷簾o(wú)功設(shè)備管理和技術(shù)。

中圖分類號(hào)：TM86

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2016)03-0048-02