景 瑤，蔣晶晶，吳 勝，廖羽晗，廖 軍

(國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司，安徽 合肥 230061)

0 引言

500kV變壓器35kV側(cè)，常并聯(lián)干式電抗器進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，用以解決電網(wǎng)無功過剩、電壓偏高的狀態(tài)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。干式電抗器與油浸式電抗器相比，具有損耗小、噪聲低、強(qiáng)度高、安裝方便、維護(hù)簡單、電抗值為線性等顯著優(yōu)點(diǎn)同，屬于免維護(hù)設(shè)備。

干式電抗器由多個(gè)并聯(lián)的包封組成，每個(gè)包封由環(huán)氧樹脂浸漬過的玻璃纖維對線圈進(jìn)行包封絕緣，包封間采用聚酯玻璃纖維引拔棒，作為軸向散熱氣道支撐，具有優(yōu)良的散熱性能。電抗器線圈采用截面很小的絕緣鋁導(dǎo)線單根或多根平行并繞，并以絕緣性能優(yōu)良的絕緣材料作為導(dǎo)線的匝絕緣。

某500kV變電站35kV電抗器型號(hào)為BKGKL-20000/34.5，2010年10月投入運(yùn)行。2013年，在一年內(nèi)發(fā)生兩起匝間短路導(dǎo)致燒毀故障，引起了各方面的高度重視，本文通過對故障現(xiàn)象、解體情況、試驗(yàn)情況綜合分析后，最終找到了低抗故障的原因。

1 電抗器故障基本情況

2013年5月10日，某變電站2號(hào)低抗過流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，現(xiàn)場檢查2號(hào)電抗器B相第三包封與第五包封間放電燒黑痕跡嚴(yán)重，如圖1所示。

2013年10月22日，該變電站1號(hào)低抗過流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，現(xiàn)場檢查1號(hào)電抗器C相第九包封與第十一包封間放電燒黑痕跡嚴(yán)重，見圖2所示。

圖1 2號(hào)電抗器B相故障情況

圖2 1號(hào)電抗器C相故障情況

兩電抗器在放電后直流電阻、感抗試驗(yàn)結(jié)果如表1。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，兩個(gè)故障相2號(hào)電抗B相和1號(hào)電抗器C相的直流電阻值較正常相均略有下降，但其感抗值較正常相明顯下降。

表1 電抗器故障后試驗(yàn)結(jié)果

2 解體情況

2013年11月8日，對2號(hào)低抗B相進(jìn)行解體。明確放電點(diǎn)位于第四層包封與第五層包封之間，且第四層包封的第一層、二層鋁線基本已熔斷，圖3～4所示。

圖3 第四層包封放電、鋁線熔斷情況

圖4 第五層包封放電痕跡

2014年2月24日，對1號(hào)低抗C相進(jìn)行解體。明確放電點(diǎn)位于第十層包封與第十一層包封之間，且第十層包封的第一層鋁線基本已熔斷，圖5～6所示。

圖5 第十層包封放電痕跡

圖6 鋁線熔化后形成的鋁塊

另外，通過兩次解體發(fā)現(xiàn)，兩低抗在生產(chǎn)工藝方面存在三個(gè)共同的問題:

(1)鋁線壓制的環(huán)氧膠不均勻，鋁線的布置不緊密，導(dǎo)致在運(yùn)行震動(dòng)中易松動(dòng)移位產(chǎn)生較大的間隙，形成局部放電，如圖7。

(2)玻璃纖維包封存在縫隙，易進(jìn)水受潮，加劇局部放電和絕緣材料的老化，見圖8。

(3)鋁線絕緣工藝存在問題，其絕緣材料聚脂膜易脫落，見圖9。

圖7 鋁線壓制不均勻

圖8 玻璃纖維包封存在縫隙

圖9 鋁線絕緣材料聚脂膜易脫落

3 原因分析

由解體情況可知，這兩起電抗器事故均為匝間短路所致，匝間短路原因?yàn)殡娍蛊鏖L期運(yùn)行的累積效應(yīng)，電抗器局部放電，形成匝間擊穿所致。關(guān)于電抗器局部放電產(chǎn)生的原因有以下四點(diǎn)。

(1)生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀導(dǎo)致局部放電不可避免。目前，電抗器鋁導(dǎo)線的包封(由環(huán)氧樹脂、玻璃纖維、固化劑組成)繞制均為手工操作，繞制過程在車間空氣中開展，由于產(chǎn)品體積龐大，繞制完成后無法進(jìn)行真空處理，電繞制好的電抗器在干燥箱內(nèi)干燥固化，環(huán)氧膠中難免帶有微小氣泡，所以帶電以后一定存在一定的局放量。

(2)導(dǎo)線與絕緣材料線膨脹系數(shù)有差異，電抗器經(jīng)多次投切以及環(huán)境溫度變化，使包封絕緣發(fā)生開裂，導(dǎo)致局部放電量增大。

(3)水汽、鹽分、酸雨、粉塵、鳥屎等對包封絕緣的腐蝕、損壞，導(dǎo)致局部放電量增大。

(4)安裝過程中的受力、運(yùn)行中的震動(dòng)導(dǎo)致鋁導(dǎo)線位移、松動(dòng)產(chǎn)生較大的間隙，導(dǎo)致局部放電增大。

4 運(yùn)行維護(hù)診斷方法及采取的措施

針對本次解體情況，結(jié)合歷史運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)就干式電抗器運(yùn)行、停電檢修時(shí)分別提出診斷方法和應(yīng)采取的措施。

4.1 設(shè)備運(yùn)行時(shí)的診斷方法和應(yīng)采取的措施

(1)紅外成像測溫檢查。通過紅外測溫不僅可發(fā)現(xiàn)接線端的發(fā)熱情況外，還可觀察外包封表面溫度分布是否出現(xiàn)異常變化，特別是局部的溫度變化。

(2)每季度至少一次對干式電抗器外表面沿周面做360°的全面檢查，檢查電抗器包封是否有開裂現(xiàn)象或爬電放電痕跡，如發(fā)現(xiàn)裂紋或線條狀碳黑痕跡應(yīng)引起足夠的重視。

(3)每季度至少一次在夜晚對電抗器外表面檢查是否有放電或電暈發(fā)光現(xiàn)象，若有明顯的放電點(diǎn)應(yīng)引起足夠的重視。

(4)運(yùn)行中應(yīng)注意監(jiān)測干式電抗器的噪聲情況，如果電抗器噪聲大(正常運(yùn)行中干抗不大于55dB，且無異常雜音)，有異常雜音及震動(dòng)，應(yīng)首先懷疑電抗器的安裝存在不平或基座不穩(wěn)的情況，其次要考慮電抗器內(nèi)部可能發(fā)生層間短路的問題。

4.2 停電檢修時(shí)的診斷方法和應(yīng)采取的措施

(1)檢查外表面是否存在環(huán)氧層開裂，表面RTV涂層是否有粉化、起皮或脫落現(xiàn)象。因?yàn)镽TV涂料是為了外表面防雨、防潮、防紫外線，一旦出現(xiàn)粉化、起皮或脫落現(xiàn)象則有可能導(dǎo)致環(huán)氧包封因長期溫度變化和紫外線照射發(fā)生開裂受潮。對運(yùn)行3年以上的戶外干式電抗器外表面應(yīng)重新涂RTV材料。

(2)外包封表面是否有顏色的改變、爬電和表面色澤局部不一致的異?，F(xiàn)象。由于表面開裂受潮很容易導(dǎo)致局部電場分布不均勻，從而發(fā)生爬電和匝絕緣擊穿。同時(shí)內(nèi)層受潮發(fā)霉和內(nèi)層爬電也會(huì)導(dǎo)致局部色澤變化。

(3)重點(diǎn)檢查電抗器線圈至匯流排引線是否存在斷裂、松焊現(xiàn)象，接頭、接線端子等連接牢固完整。

(4)檢查風(fēng)道是否有螺絲、墊塊、棉紗、鳥屎、動(dòng)物巢穴等異物，是否有過熱或熏烤的痕跡。

(5)應(yīng)加強(qiáng)對干式電抗器直流電阻、絕緣電阻、阻抗測量、絕緣耐壓試驗(yàn)，以上四個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目必須嚴(yán)格執(zhí)行，缺一不可，特別是加強(qiáng)絕緣耐壓試驗(yàn)，要求無閃絡(luò)、擊穿現(xiàn)象。

5 結(jié)語

35kV干式電抗器其安全可靠的運(yùn)行是變電站內(nèi)500kV母線電壓穩(wěn)定的保障，在500kV電網(wǎng)運(yùn)行中起著非常重要的調(diào)壓作用。在干式電抗器運(yùn)行或檢修時(shí)，若能盡早發(fā)現(xiàn)缺陷，盡早對暴露出的隱患實(shí)施相應(yīng)整改措施，定能減少或避免該設(shè)備相同故障的再次發(fā)生。

［1］吳經(jīng)鋒.運(yùn)行中干式電抗器絕緣狀況的診斷方法和判斷標(biāo)準(zhǔn)［J］.電力設(shè)備，2004(9):31-33.

［2］付煒平，趙京武，霍春燕.一起35kV干式電抗器故障原因分析［J］.電力電容器與無功補(bǔ)償，2011(2):59-62.

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

［4］于在明，韓洪剛，趙義松.低壓并聯(lián)干式電抗器故障原因分析［J］.變壓器，2013(10):75-76.