35kV电抗器故障原因分析及处理

35kV电抗器故障原因分析及处理

倪超1钱国锋2郦齐华2

(1浙江德通变压器有限公司浙江绍兴312000;2浙江通源电力工程有限公司浙江绍兴312000)

摘要：电抗器在其实际的应用中,经常会发生绝缘层破损、匝间短路等故障,对其故障的原因进行分析得知,影响此类故障发生的因素主要有温升、周围环境漏磁现象、绝缘层的质量、电抗器表面的清洁度和干燥度等,所以针对这些因素,应选取具有较高综合性能的绝缘材料,电抗器的制造中提高其焊接质量,电抗的安装中避免其周围环境的漏磁现象,电抗器的后期使用维护期间应加强日常巡查工作,保持电抗器表面的干燥清洁,并检查绝缘层的损坏程度,对于影响使用的绝缘层及其他部件应及时更换,保证电抗器的正常运行。

关键词：35kV；电抗器故障；原因；处理

1事故概况

2017-12-25，内蒙古电网某500kV变电站35kV323电抗器组断路器跳闸，电抗器保护（保护装置型号为NSP782D）显示过流Ⅱ段出口。经现场检查发现1号电抗器L2相本体线圈底部靠近中性线部位引线有明显的熏黑放电痕迹，二次设备无异常。事故发生前天气晴，且无任何操作，设备无异常情况及外部故障情况。35kV323电抗器组断路器跳闸前、后负荷分别为58.5Mvar、0Mvar，电流分别为987.12A、0A。35kV1号母线跳闸前、后电压分别为34.3kV、35.07kV。

2故障设备检查情况

2.1设备基本情况

故障电抗器型号为BKDCKL-20000/35，投运于2005年9月，设备参数见表1。最近1次高压例行试验时间为2015-04-28，试验结果合格。

表1电抗器设备参数及保护配置情况

2.2外观检查

对1号电抗器L2相本体、保护装置动作情况、故障录波器录波情况进行检查。发现1号电抗器L2相内侧第三包封存在绕组匝间短路放电击穿现象、有明显击穿烧黑痕迹。

2.3现场试验

对323电抗器组进行直流电阻、绝缘电阻、电抗值例行试验，试验数据如表2所示。其中，L2相直流电阻偏大，直流电阻三相不平衡系数不满足《输变电设备状态检修试验规程》要求；经测试，L2相电抗值为2.9593Ω，相比铭牌参数大幅减小。

3保护动作及故障录波情况

根据保护装置报文，事故时L1相电流1290A，L2相电流2190A，L3相电流1500A，323间隔L2相、L3相达到过流Ⅱ段保护启动电流1500A，经历300ms（NSP782D型电抗器保护装置过流Ⅱ段保护定值为1500A，0.3s）切除故障，保护动作行为正确；故障前主变压器35kV侧稳定负荷电流为1200A左右，为35kV1号电抗器间隔及站用变间隔电流。

4故障原因分析

4.1原因排查

分析导致故障电抗器匝间绝缘击穿的主要原因有3方面。

4.1.1开关的操作过电压

由于电抗器为感性负载，当断路器在投切电抗器时会使线圈对地产生截流过电压，感性负载侧的电压幅值和频率都很高，会产生多次重燃过电压，有可能给感性负载的绝缘带来损坏。电抗器投切频繁，开关设备关合次数过多，断路器分闸引起的过电压对电抗器匝间绝缘影响较大，进而影响电抗器使用寿命。

4.1.2过负荷电压下运行的影响

国家电网公司《预防10kV~66V干式电抗器事故措施》规定：电抗器的额定电压要与安装地点的电压水平保持一致，严禁在额定电压低于安装点的电压水平条件下运行，当运行电压高于电抗器额定电压时，应采取降压措施。同时应加强对电抗器巡视与测温。电抗器如果长期运行在过负荷电压条件下，再加上操作过电压对电抗器造成累积损伤效应及系统电能质量的影响，使得设备绝缘劣化速度加剧，会使电抗器导线绝缘性能下降，从而导致绝缘层薄弱环节匝间短路。

4.1.3电抗器制造方面的问题

电抗器生产过程中对制造材料、制造工艺等把控不够，会使匝间绝缘强度达不到要求，导致设备运行中匝间绝缘劣化，最终引起绝缘击穿。电抗器设计不当，运行时导线电流偏差较大，温度分布不均，局部热点温度过高，引起绝缘损坏。

4.2原因确定

根据现场检查及高压试验结果判断，本次35kV323电抗器L2相由内向外第三包封发生局部绕组匝间短路、击穿故障，原因为制造工艺问题。该变电站在运的该型号干式电抗器共计18台，发生故障共计10台•次，故障率达55.56%，说明该产品在生产工艺和质量方面存在问题。

5建议措施

目前干式电抗器运行状态诊断缺乏有效手段，常规预防性试验方法尤其是干式电抗器运行状态下巡视（包括红外测温、异常声响、振动）手段无法有效掌握电抗器运行状态。针对目前在运并联电抗器出现的本体放电击穿、匝间短路、烧毁等情况，对同类设备进行了精确状态评价，对网内在运的同类设备逐年安排技改项目实施更换，同时提出了以下改进措施及建议。（1）将发生匝间短路的1号电抗器组整组更换为故障率极低的换位导线式干式电抗器（特高压平波电抗器使用）。（2）选购质量信誉度高的产品，加强干式电抗器的出厂监造和验收工作。新（扩）建输变电工程、技改工程中的并联电抗器优先选用油浸式电抗器。（3）采用无间隙金属氧化物避雷器进行保护，减少过电压造成的绝缘积累损伤。（4）对于干式并联电抗器应采用速断保护，以防止匝间短路后的损害范围扩大。（5）针对干式电抗器运行维护手段不足问题，开展干式电抗器其他有效带电监测方法尝试及监测技术研究。（6）对于干式空心电抗器，出厂前应进行匝间绝缘试验，交接验收时应对出厂试验报告内容进行检查，应含有匝间绝缘试验项目。（7）建议基建工程使用运行可靠的换位导线干式电抗器或油浸式电抗器，以保证无功设备安全、可靠运行。

6电抗器日常维护及措施

6.1温升的防范措施

防范温升的措施主要有:提高焊接质量,加强运行维护和电阻测试工作;提高包封上部的散热性能;绝缘材料应选取具有良好耐热性能的材料;合理设计电抗器的温升裕度。

6.2沿面放电和匝间短路的防护措施

为了防止沿面放电和匝间短路现象的发生,首先应加强电抗器的日常巡查管理,保持电抗器表面的清洁干燥,确保绝缘材料的完整度;其次要增设高阻带,减少并阻截泄漏电流;最后可采取涂刷憎水涂料的措施,防止电抗器表面受潮。

6.3漏磁的防护措施

在电抗器安装是应首先检查其安装位置的周围环境,确保其周围无接地网或其他金属闭环构件;其次在安装过程中应保持环境的清洁干燥,避免环路的产生;最后应避免使用金属网状或环状的防护装置。

结论

电抗器是电力系统中的重要设备,起到补偿杂散容性电流、限制合闸涌流、限制短路电流、滤波、阻波等租用。在目前的电力系统中,电抗器的应用非常广泛,在电抗器的类型中,电抗器的使用占一半以上,但是由于干式空心电抗器其独特的结构和特点,使其容易发生局部电弧放电及绝缘损坏、匝间短路等故障,运行电网的稳定运行,所以本文分析干式空心电抗器的常见故障和原因,研究常见故障的防护措施,具有重要的意义。诊断高压电抗器故障是复杂而又有系统的，需要综合多种手段进行分析。而设备制造、安装的工艺质量对今后设备是否能够安全稳定运行有较大的影响，因此必须严格执行制造及安装工艺标准，确保制造及安装的质量，并在日常运行维护中严格按照检修工艺要求定期进行维护及检修，发现问题及时进行处理，才能保证设备的长周期安全稳定运行。

参考文献：

[1]高晓东,曲文韬,陈仁刚.35kV干式空心电抗器故障分析及预防措施[J].电力电容器与无功补偿,2017,36(02):85-88.

[2]王华玺,葛少杰,董万光,侯宪法.一起35kV干式空心电抗器故障分析[J].电力电容器与无功补偿,2017,35(05):92-95.