干式空心電抗器故障及解決方法

文/趙俊盟

干式空心電抗器故障及解決方法

文/趙俊盟

在目前電力系統(tǒng)電抗器應(yīng)用中，干式空心電抗器的應(yīng)用最為廣泛，本文研究其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，分析干式空心電抗器實(shí)際使用過程中經(jīng)常發(fā)生的故障及原因，并提出了相應(yīng)的防護(hù)措施。

干式空心電抗器 故障 運(yùn)行維護(hù)策略

電抗器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，起到補(bǔ)償雜散容性電流、限制合閘涌流、限制短路電流、濾波、阻波等租用。在目前的電力系統(tǒng)中，電抗器的應(yīng)用非常廣泛，在電抗器的類型中，干式空心電抗器的使用占一半以上，但是由于干式空心電抗器其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，使其容易發(fā)生局部電弧放電及絕緣損壞、匝間短路等故障，運(yùn)行電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，所以本文分析干式空心電抗器的常見故障和原因，研究常見故障的防護(hù)措施，具有重要的意義。

1 干式空心電抗器

1.1 干式空心電抗器的結(jié)構(gòu)

電抗器按照結(jié)構(gòu)和冷卻介質(zhì)的不同分為干式空心、干式鐵心、干式半鐵心及油浸式電抗器等，目前國內(nèi)大多數(shù)35kV及以下的電容器組用串聯(lián)電抗器采用的是干式空心電抗器，干式空心電抗器由電抗器本體和絕緣支撐件組成，電抗器本體由同軸圓筒型包封、撐條、星型支架組成，其中包封是由不同規(guī)格的鋁導(dǎo)線或銅導(dǎo)線繞制而成的并聯(lián)線圈構(gòu)成，為了降低線圈間的渦流損耗，每個(gè)包封里的線圈匝和線圈外部均使用玻璃纖維絲或聚酯薄膜材料制成的匝絕緣進(jìn)行包裹，包封的整體絕緣為浸有環(huán)氧樹脂的玻璃絲；包封之間使用玻璃絲制成的通風(fēng)道撐條進(jìn)行分隔，起到絕緣和散熱的作用；包封的上下兩端由采用拉紗方式固定的鋁制星型支架固定，包封的首末端出線就分別焊接在星型支架的接線臂上。通常電抗器的外表需要涂覆絕緣漆和耐火材料，且要進(jìn)行RTV噴涂以防止紫外線對(duì)其進(jìn)行破壞。

1.2 干式空心電抗器的特點(diǎn)

干式空心電抗器采用的是干式無油結(jié)構(gòu)，屬于免維護(hù)結(jié)構(gòu)，比較適合用于戶外，而且其采用空心結(jié)構(gòu)，可以避免電抗器飽和，具備較好的線性特征，除此之外還具有噪音小、防爆等優(yōu)點(diǎn)，目前在電網(wǎng)中的應(yīng)用非常廣泛。但是由于其工作環(huán)境大多在戶外，長期遭受日曬雨淋等惡劣天氣的影響，使其老化速度加快，發(fā)生故障的幾率增加，而且其結(jié)構(gòu)比較簡單，利用空氣進(jìn)行散熱，對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的難度較大，所以無法對(duì)其故障進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，另外干式空心電抗器的漏抗比較大，對(duì)周圍的電氣設(shè)備影響較大，所以通常要求其周圍不能設(shè)置導(dǎo)磁設(shè)備等。

2 干式空心電抗器的故障原因分析

正是由于通常情況下干式空心電抗器的工作環(huán)境都較為復(fù)雜，使之發(fā)生故障的概率增加，而且由于電抗器的制造門檻較低，生產(chǎn)制造電抗器的廠家數(shù)量多且生產(chǎn)水平參差不齊，所用材料也相差較大，容易導(dǎo)致電抗器出現(xiàn)質(zhì)量問題。經(jīng)過對(duì)實(shí)際應(yīng)用中電抗器容易發(fā)生的故障類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可得，干式空心電抗器常見的故障主要有局部過熱、匝間絕緣損壞、漏磁等問題導(dǎo)致的周圍金屬構(gòu)件、接地網(wǎng)、高壓柜內(nèi)接線端子損耗和發(fā)熱等故障。

2.1 溫升的影響

電抗器的主要熱源為包封內(nèi)線圈繞組的渦流損耗和線圈電阻損耗兩部分，這兩部分的損耗越大，產(chǎn)生的熱量就越大，導(dǎo)致電抗器的溫升就越高，而溫升是衡量電抗器質(zhì)量和運(yùn)行壽命的重要指標(biāo)，溫升過高會(huì)使電抗器的絕緣材料老化速度加快，從而降低其絕緣性能，縮短其使用壽命。而影響溫升的因素主要是導(dǎo)線本身的電阻以及接線端子與繞組焊接處的焊接質(zhì)量等問題引起的附件電阻，除此之外還與電抗器線圈繞制過程中松緊度的不同引起的繞組電阻的變化有關(guān)。

2.2 沿面放電和匝間短路的影響

干式空心電抗器的絕緣層的材料大多是環(huán)氧樹脂，其固化性能的好壞直接影響絕緣層的使用壽命，而其固化性能又與固化劑、促進(jìn)劑和環(huán)境等因素有關(guān)，如果絕緣層的固化性能較差，則會(huì)使電抗器在外界惡劣的環(huán)境以及電抗器局部過熱等狀況下容易發(fā)生粉化、皺裂、融化形成內(nèi)部空泡等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致絕緣層的損壞而發(fā)生匝間短路的問題。

另外，電抗器表面的雜物沉積受潮會(huì)使表面的泄漏電流增大產(chǎn)生熱量，熱量會(huì)使絕緣表面局部干燥，造成電阻增大起因小范圍內(nèi)的局部電弧，如果干區(qū)被電弧橋絡(luò)，而泄漏電流突然增加，就會(huì)導(dǎo)致大面積的電弧閃絡(luò)而產(chǎn)生沿面樹狀放電，發(fā)展下去則可能產(chǎn)生大量的熱，破壞絕緣層使匝間短路。

2.3 漏磁的影響

由于干式空心電抗器是屬于無心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在較大的磁場(chǎng)，一旦周圍的導(dǎo)磁材料形成閉合回路則會(huì)使磁場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)體的渦流損耗增大，導(dǎo)致其局部過熱而對(duì)電抗器的絕緣層造成損害，還會(huì)改變電位分布，影響電抗器的正常運(yùn)行。

3 干式空心電抗器日常維護(hù)及措施

3.1 溫升的防范措施

防范溫升的措施主要有：提高焊接質(zhì)量，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)和電阻測(cè)試工作；提高包封上部的散熱性能；絕緣材料應(yīng)選取具有良好耐熱性能的材料；合理設(shè)計(jì)電抗器的溫升裕度。

3.2 沿面放電和匝間短路的防護(hù)措施

為了防止沿面放電和匝間短路現(xiàn)象的發(fā)生，首先應(yīng)加強(qiáng)電抗器的日常巡查管理，保持電抗器表面的清潔干燥，確保絕緣材料的完整度；其次要增設(shè)高阻帶，減少并阻截泄漏電流；最后可采取涂刷憎水涂料的措施，防止電抗器表面受潮。

3.3 漏磁的防護(hù)措施

在電抗器安裝是應(yīng)首先檢查其安裝位置的周圍環(huán)境，確保其周圍無接地網(wǎng)或其他金屬閉環(huán)構(gòu)件；其次在安裝過程中應(yīng)保持環(huán)境的清潔干燥，避免環(huán)路的產(chǎn)生；最后應(yīng)避免使用金屬網(wǎng)狀或環(huán)狀的防護(hù)裝置。

4 結(jié)語

干式空心電抗器是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的電抗器類型，在其實(shí)際的應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生絕緣層破損、匝間短路等故障，對(duì)其故障的原因進(jìn)行分析得知，影響此類故障發(fā)生的因素主要有溫升、周圍環(huán)境漏磁現(xiàn)象、絕緣層的質(zhì)量、電抗器表面的清潔度和干燥度等，所以針對(duì)這些因素，應(yīng)選取具有較高綜合性能的絕緣材料，電抗器的制造中提高其焊接質(zhì)量，電抗的安裝中避免其周圍環(huán)境的漏磁現(xiàn)象，電抗器的后期使用維護(hù)期間應(yīng)加強(qiáng)日常巡查工作，保持電抗器表面的干燥清潔，并檢查絕緣層的損壞程度，對(duì)于影響使用的絕緣層及其他部件應(yīng)及時(shí)更換，保證電抗器的正常運(yùn)行。

[1]李德超.干式空心電抗器故障原因分析及處理措施[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2014,35(06)：86-90.

[2]王貴山,李應(yīng)宏,楊盛杰.干式空心電抗器故障及運(yùn)維策略分析[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2015,36(06)：82-85.

作者單位 許繼變壓器有限公司 河南省許昌市461000