一起35?kV電容器組串聯(lián)電抗器著火原因分析及建議

摘 要：該文對某500 kV變電站發(fā)生的一起35 kV電容器組串聯(lián)電抗器著火事故調(diào)查分析，通過設(shè)備解體后檢查其制造工藝，以及對電抗器運行方式的分析，找出事故原因是由于匝間絕緣工藝存在薄弱點，同時較多諧波電流進入電容器裝置，導致串抗匝間電壓變高，在匝間絕緣薄弱處形成擊穿點，造成匝間短路，最終導致電抗器燒壞；并提出預(yù)防發(fā)生此類事故的幾點建議。500 kV變電站內(nèi)35 kV電容器組串聯(lián)電抗器一般都采用干式空心電抗器，干式電抗器具有損耗小、噪音低、維護簡單、電抗值線性度好、設(shè)計壽命長等優(yōu)點，在電網(wǎng)中應(yīng)用越來越廣泛。

關(guān)鍵詞：串聯(lián)電抗器 著火 諧波 匝間短路 建議

中圖分類號：TM47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0044-01

如果設(shè)備在運行中有過量的諧波注入，就會引起通過電容器組的諧波電流過大，導致串抗匝間電壓變高，致使電抗器異常燒壞，影響電網(wǎng)的安全運行[1-3]。

該文通過對某500 kV變電站一起35 kV電容器組串聯(lián)電抗器燒毀的故障情況進行深入分析，找出事故原因，并提出預(yù)防此類事故再次發(fā)生的幾點建議。

1 故障概述

2014年09月06日，天氣晴，05∶50，AVC投入35kV#2B電容器組，此時，還有#1A、#3A、#4B 3組電容器在運行，08∶04，#3B 電容器組投入運行；08∶15，變電站運維人員巡視發(fā)現(xiàn)#2B電容器A相串抗著火；8：19，#2B電容器組由運行轉(zhuǎn)熱備用，#2A 電容器組投入運行；08∶45，#2B電容器組由熱備用轉(zhuǎn)冷備用；09∶00，消防人員進站滅火，明火被撲滅，A相串抗出現(xiàn)明顯的燒損痕跡；09∶10，電容器組由冷備用轉(zhuǎn)檢修。

#2B電容器組轉(zhuǎn)檢修后，運維人員進行現(xiàn)場檢查，#2B電容器組運行電流為885A，在串抗著火的過程中，電流無明顯變化，保護無動作，避雷器放電計數(shù)器無動作。隨后，對A相串抗外觀進行檢查，在A相串抗頂部發(fā)現(xiàn)其第二圈繞組（從外數(shù)）燒損情況最為嚴重，有明顯的深度燒傷痕跡。

2 故障設(shè)備返廠調(diào)查情況

公司派專業(yè)人員去廠家進行故障設(shè)備解體調(diào)查，由于A相燒毀嚴重，直流電阻試驗、電抗值試驗、雷電沖擊試驗均無法完成，B、C兩相設(shè)備試驗均合格，因此廠家僅對A相進行解體檢查。

故障電抗器線圈采用多個包封層線圈并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每個包封層線圈由多根鋁導線并聯(lián)繞制而成，每個線圈并聯(lián)導線的數(shù)量和鋁線的截面積由該包封層的電流密度確定，保證各包封層發(fā)熱均勻，各包封層由玻璃纖維經(jīng)環(huán)氧樹脂浸漬纏繞而成，包封繞組間通過絕緣撐條固定；線圈上下部裝設(shè)星形架以支撐和電氣連接各包封導線；經(jīng)一定溫度固化后形成1個完整的整體。解剖時發(fā)現(xiàn)第6、7、8、9包封相聯(lián)點上部靠進線端子處都有匝間短路現(xiàn)象，其中第8包封短路匝數(shù)最多，損壞最嚴重。

3 故障原因分析

從設(shè)備分層解體情況可以說明，設(shè)備匝間短路點是在第8包封上部，其余地方是受該點影響，隨故障擴大而產(chǎn)生的，各包封中下部的導線絕緣薄膜完好，說明設(shè)備運行后導線絕緣薄膜無老化，排除設(shè)備故障是由于熱老化引起。但是，著火點是在第8包封上部進線端子處，可以判定此處線匝有絕緣薄弱點，存在絕緣工藝不良問題。

串聯(lián)電抗器起火前，必定先發(fā)熱，進一步對串聯(lián)電抗器發(fā)熱原因進行分析，通過計算得出設(shè)備運行過程中有72%三次諧波電流涌入電容器支路，從而使電抗器諧波含量達到15.9%，導致電抗器匝間電壓升高，在匝間絕緣薄弱處形成擊穿點，引起發(fā)熱，最終燒毀。

計算過程： （1）

（2）

（3）

式中：為流入電容器支路的諧波電流；為流入電力系統(tǒng)的諧波電流；為諧波源發(fā)出的電流；為串聯(lián)電抗器的電抗；為電容器的容抗；為母線對地的短路阻抗；

電容器安裝處母線對地的最大短路電流為28kA；式中，

=28.13（根據(jù)公司內(nèi)電容值實測配平結(jié)果，相電容為113.21），=3.61，=35/28=1.25，n=3時，k=（3×3.61-28.13/3）/（3×1.25）=0.3875，，超過50%的三次諧波進入了電容支路。

#2B電容器組投切電壓情況：分閘前電壓：37.5kV，分閘前電流：893A，

此時，加在#2B電容器的端電壓為：=21.65kV；

流經(jīng)裝置的電流應(yīng)為：21.65×103/（28.13-3.61）=883A，

實際分閘前電流為893A，諧波電流和為：，

諧波電流比例：133.3/833.3=15.9%，（833.3為裝置額定電流），

電容器單元的端電壓為：893×28.13=25.12kV，

過電壓：25.12/24=1.047（24kV為電容器額定相電壓）。

綜合以上分析，該起事故的原因為制造電抗器所用的某根導線絕緣存在薄膜弱點，并且有重合；當電抗器投運時，會承受合閘涌流和投切過電壓，此時電抗器匝間電壓會很高，就會在導線絕緣薄膜薄弱點處造成電壓擊穿，隨著產(chǎn)品繼續(xù)運行，因運行電壓波（因系統(tǒng)有諧波存在，電壓波動比工頻時更大）在擊穿點處會不時的出現(xiàn)重擊穿，久而久之，使相連兩匝導線絕緣完全破壞，相連兩匝導線連通，造成匝間短路，最終導致電抗器起火燒壞。

4 預(yù)防電抗器著火的建議

（1）在無功補償設(shè)備停電時，除按照規(guī)程規(guī)定進行試驗外，重點檢查電抗器最外層和最內(nèi)層包封表面及接線頭狀態(tài)，必要時采用內(nèi)窺鏡進行檢查。

（2）加強無功被償設(shè)備的紅外測溫工作，無功補償設(shè)備投切后，及時檢查相關(guān)設(shè)備潮流及系統(tǒng)電壓是否正常，與之連接的避雷器是否動作等；高溫、負荷較大時增加測溫次數(shù)，測試結(jié)果與歷史溫升、相間溫升比較，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

（3）設(shè)置煙火報警裝置。在無功補償裝置區(qū)域裝設(shè)煙火報警器，一旦出現(xiàn)煙氣或明火時，報警器動作報警，或同時動作切除裝置（對于無人值守變電站尤為重要）。

（4）進行裝置運行的24小時諧波監(jiān)測，確定諧波電流含量。

5 結(jié)論

該文對某500 kV變電站35 kV電容器組串聯(lián)電抗器著火事故進行原因分析，最終確定原因為裝置中有過多的諧波存在，導致電抗器匝間電壓升高，同時，匝間導線存在絕緣薄弱點，從而造成擊穿，導致著火燒毀；并提出幾點預(yù)防建議，對今后預(yù)防此類事故的發(fā)生起到重要作用。

參考文獻

[1]李曉偉.電容器組串聯(lián)電抗器燒毀的原因及建議[J].廣西電力，2009（1）：62-64.

[2]黃衍臻，陳小明.一起特殊的干式電抗器故障分析[J].電工技術(shù)，2008（1）：12-13.

[3]何東平，孫白.35 kV并聯(lián)電抗器故障情況分析[J].華北電力技術(shù)，2003（4）：48-51.