一起陽極電抗器發(fā)熱故障及原因分析

陳飛 饒洪林 黃家銘 吳劍波

摘 要：直流輸電技術(shù)在我國跨區(qū)電網(wǎng)中有大量應(yīng)用，換流閥是直流輸電技術(shù)中的核心設(shè)備。換流閥無法正常工作時(shí)，直流輸電系統(tǒng)將無法完成整流和逆變。陽極電抗器是換流閥中重要的組件，如果故障，換流閥將無法工作。本文介紹了一起換流閥陽極電抗器發(fā)熱故障，通過溫升試驗(yàn)、解剖分析等方法對(duì)陽極電抗器的發(fā)熱故障原因進(jìn)行了分析，并提出來相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：換流閥；陽極電抗器；發(fā)熱

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.163

0 前言

換流閥是直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備、它的作用是把交流電變換成直流電（稱為整流），或者把直流電變換成交流電（稱為逆變）。換流閥是由晶閘管元件及其相應(yīng)的電子電路、阻尼回路以及組裝成閥組件（或閥層）所需的陽極電抗器、均壓元件等通過某種形式的電氣連接組裝而成。陽極電抗器如果出現(xiàn)故障，換流閥將無法工作。

1 故障情況

2011年7月18日13時(shí)，江陵站在紅外測(cè)溫中發(fā)現(xiàn)極IY/YC相閥塔從下至上第5層陽極電抗器紅外測(cè)溫達(dá)72℃，其余陽極電抗器為52℃，閥廳溫度為37℃。陽極電抗器溫度超過了設(shè)計(jì)上限，陽極電抗器有老化和損耗增大的風(fēng)險(xiǎn)，持續(xù)運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致該發(fā)熱元件徹底損壞。

2 陽極電抗器功能

圖1是陽極電抗器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，陽極電抗器內(nèi)部為鐵芯上纏繞有線圈，整體再通過環(huán)氧樹脂浸泡進(jìn)行固化。陽極電抗器內(nèi)部裝配有水管，通過流入冷卻水進(jìn)行降溫。

陽極電抗器在小電流下有很大的非飽和電感值，能限制晶閘管電流的上升率。在晶閘管完全導(dǎo)通后，陽極電抗器進(jìn)入飽和狀態(tài)，電感值很小。能夠耐受沖擊電壓、電流，保護(hù)晶閘管在工況突變時(shí)不被擊穿。

3 溫升試驗(yàn)

為了查找陽極電抗器故障原因，對(duì)此陽極電抗器進(jìn)行溫升試驗(yàn)。

試驗(yàn)條件：水溫46～51℃，水流量9L/min，熱功率=500W@20KHz，在試驗(yàn)中由內(nèi)圈到外圈設(shè)置9個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)。

試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，被試品的局部發(fā)熱嚴(yán)重，外表面溫度分布極不均勻，最大相差51℃。測(cè)試點(diǎn)1和3處的外表面溫度明顯偏高。導(dǎo)致1處溫度明顯偏高的原因可能是：（1）位置1處的彈性體厚度較小；（2）測(cè)試點(diǎn)1處的鐵芯損耗異常。

4 原因分析

對(duì)陽極電抗器進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)鐵芯的拉帶繃斷，斷口平整，且有明顯的燒焦痕跡。

陽極電抗器出現(xiàn)過熱的原因是：長期運(yùn)行過程中，線圈頻繁振動(dòng)（尤其是進(jìn)出線位置），導(dǎo)致鐵芯壓緊鋼帶疲勞損壞，最終引起損耗異常，帶來熱量分布不均勻現(xiàn)象。

5 總結(jié)

目前，陽極電抗器在國內(nèi)直流工程中有著大量應(yīng)用。從這起發(fā)熱故障中可以看出，陽極電抗器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)部元器件少，內(nèi)部出現(xiàn)故障的幾率比較小，但如果選材不當(dāng)、制作過程中出現(xiàn)疏漏，都可能造成其內(nèi)部存在隱患，在高電壓、大電流工況下，會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱故障，直接影響直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為了提高陽極電抗器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免出現(xiàn)過熱甚至引發(fā)火災(zāi)等情況，可以采取如下措施：

（1）設(shè)備運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過熱的陽極電抗器，避免發(fā)熱故障發(fā)展成火災(zāi)。

（2）陽極電抗器在制造過程中應(yīng)加強(qiáng)鋼帶的退火處理的控制，挑選強(qiáng)度更高的鋼帶，保證其使用壽命。在工程前期就將隱患消除。

作者簡(jiǎn)介：陳飛（1981-），男，湖北漢川人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：直流換流站設(shè)備運(yùn)維檢修。