一起干式空心并聯電抗器故障分析及處理

李蘇雅，李信喆，董艷唯，馬春曉，孟崢崢，劉創華，劉　梅

(國網天津市電力公司電力科學研究院, 天津　300384)

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一起干式空心并聯電抗器故障分析及處理

李蘇雅，李信喆，董艷唯，馬春曉，孟崢崢，劉創華，劉梅

(國網天津市電力公司電力科學研究院, 天津300384)

摘要：針對某500 kV變電站66 kV干式空心并聯電抗器發生的貫穿性絕緣故障，進行整體試驗和解體分析，認為大量鳥糞附著在電抗器包封間通風道表面、致使表面絕緣降低、以及設備本身設計的絕緣層薄弱是造成該設備絕緣故障的主要原因，提出處理措施，對解決并聯電抗器絕緣故障有一定指導意義。

關鍵詞：并聯電抗器；包封；積污；貫穿性絕緣故障

隨著電網超高壓、遠距離、大容量的迅猛發展，感性無功相對不足，為了補償無功功率，抑制過高的工頻過電壓，并聯電抗器成為電力系統中必不可少的電氣設備。目前，干式空心電抗器占據很大部分并聯電抗器市場，但近年來干式空心并聯電抗器頻發繞組絕緣擊穿、閃絡等運行故障，有的被迫停運處理，有的逐漸演變成事故甚至設備燒毀，對電網安全運行帶來不小安全隱患。

1故障情況介紹

2故障原因分析

2.1整體試驗

a. 測試整臺故障電抗器的直流電阻、損耗，并與出廠值進行比較。試驗結果見表1。直流電阻與出廠值比增加8.55%，而工頻損耗比出廠值增加1 128.2%。

b. 進行支路通斷測試。將故障電抗器所有下吊臂的出線頭剔開，上吊臂出線頭不動，測試每根導線的通斷，測試發現電抗器第一包封層中第4小層及第二包封層中第1、2、3小層導線不通。

表1故障電抗器測試結果

項目直流電阻/Ω阻抗值/Ω工頻損耗/kW出廠試驗值0.201273.236160.538返廠實測值0.218473.1084743.538實測值與出廠值之比+8.55%-0.174%+1128.2%

c. 測試整體絕緣電阻。將故障電抗器上、下吊臂所有的出線頭剔開，用500 MΩ表測量各繞包層股、層間的絕緣電阻值。測試結果發現第一、二包封層股間、層間絕緣電阻均為0。通過試驗初步判斷，設備第1、2繞包層導線有斷線，與外觀目測判斷故障層位置一致。

2.2解體分析

技術人員對故障電抗器從外到里，層層解剖，發現第1繞包和第2繞包之間有大面積電弧燒蝕貫穿性通道，燒蝕面上有多個縱向排列的絕緣貫穿性的燒蝕小孔通道，進一步解剖發現小孔內部鋁絲導體均有一定數量燒斷現象，剝開處即為絕緣有孔洞部位。同時，在其沒有電弧的地方，有較多的貫穿性鳥糞痕跡。

根據電抗器運行狀況及設備解體情況，對電抗器繞組澆注的環氧樹脂層進行絕緣強度測試，測試部位包括內層和外層。技術人員取電抗器靠外側繞組縱相切割寬約100 cm的2片試品，高度為295 cm，切割處表面工整平滑, 表面擦拭干凈。測試時將試品一側的切割面用錫箔紙包好并用透明膠帶包緊粘好，使其內部導體全部連接導通，之后將錫箔紙接地。用量杯、水、氯化鈉、硅藻土混合配制成漿糊狀的導電糊。測試時，將導電糊用刷子涂到測試部位，并在施涂部位施加電壓，直至擊穿，即為該部位的環氧樹脂層絕緣強度[2]。故障電抗器樣品耐壓試驗結果見表2。

表2試驗樣品各部位絕緣強度試驗結果

測試部位擊穿電壓值/kV123456試品一內側12.213.212.013.310.212.3外側10.28.26.09.17.211.3試品二內側11.012.212.310.213.011.6外側10.58.38.29.16.311.2

由表2可以看出：最高擊穿電壓為13.3 kV ，最低擊穿電壓為6.0 kV ，2個試品的6個試驗點內側擊穿電壓普遍高于外側擊穿電壓，內外側的環氧樹脂絕緣層并不均勻，最高擊穿電壓是最低擊穿電壓的將近2倍。電抗器每個單卷由多組鋁單絲導線卷繞而成，鋁單絲之間絕緣。電抗器每個單卷內外側為環氧樹脂澆注層，經測量，樣品切面環氧樹脂層厚度為1～3 mm，澆注層表面存在不平整現象。

2.3綜合判斷

根據該變電站基本情況、現場檢查情況、各項診斷試驗、解剖情況等，對該站故障電抗器故障的原因進行深入分析。

a. 設備積污方面。設備發生故障為寒冷的冬季，由于該電抗器運行時有較大的電流通過，本體溫度相對于周圍的環境較高，且整體為開放式，一些較大的鳥類為躲避寒冷，易于落在電抗器繞組繞組的上部取暖，因此會有較大量的鳥糞落在電抗器內部繞組繞組的表面。鳥糞一般含鹽量較高可視為導體，并可能形成較長的通道甚至貫穿。由于電抗器外絕緣表面存在鳥屎等污物，污物的存在使電抗器表面發生畸變，外界環境如高濕度空氣的出現，使設備開始出現放電點，一開始幾個放電點是孤立的，加上鳥屎等污物的促進作用，使放電點沿著繞組表面開始向上爬電，使放電點的點位向上引，接近另一個薄弱點或放電點，當繞組沿面距離不足以承受兩點之間的電位差時，兩點之間便出現沿面弧閃，弧閃的熱量及能量使繞組外絕緣碳化，碳化的粉塵在狹窄風道內氣體壓力下向上下兩端擴張，最終造成設備縱向貫穿性拉弧，造成設備故障[3-4]。而事實上由解剖情況來看，鳥糞的情況比預想的要嚴重，有多條一次性的貫穿性的鳥糞通道。電抗器繞組沿面發生電弧燒蝕，及較多的擊穿孔洞，該結果與現場情況較為一致。

b. 設備工藝方面。電抗器各層繞組采用兩股導線分級并繞，直接因絕緣瑕疵出現真正意義上的匝間短路幾乎不可能，只能出現股間短路。電抗器導線經過連續的無損探傷，一般來說可以排除金屬毛刺的存在。此外，在繞組導線制作過程中，絕緣繞包機上安裝有火花試驗儀，火花試驗儀在導線進行過程中連續不斷地施加6 kV試驗電壓，對導線的絕緣層進行了絕緣水平檢測，導線絕緣破損、缺層的可能性應當排除在外。但通過故障電抗器樣品絕緣試驗可知：該電抗器環氧樹脂層絕緣強度從6.0 kV到13.3 kV分布不均，環氧樹脂層薄厚不均，薄弱部分也是發生絕緣故障的一個原因[5]。

3處理措施

a. 對鳥害嚴重地區，電抗器配備防鳥裝置，阻斷鳥類進入電抗器的通路，防止鳥類在電抗器上筑巢，減少鳥糞的產生[6]；加強巡檢力度，利用停電檢修有序巡視內部污穢狀況，在必要時采取停電清潔的措施。

b. 建議廠家改良電抗器制作工藝，加厚環氧樹脂絕緣層，使絕緣層薄厚均勻，絕緣強度一致。

4結束語

干式空心并聯電抗器能有效補償電力系統輸電線路容性電流，提高功率因數，抑制過高的工頻過電壓和過電流，是電力系統中必不可少的設備。但干式空心并聯電抗器由于本身的工藝缺陷、運行環境影響等問題頻繁發生各種絕緣故障，給電

網的安全、穩定運行帶來一定威脅。目前，通過加強設備積污治理，在運電抗器貫穿性絕緣故障率得到有效控制。電抗器制造工藝不良也是造成該次故障的重要因素，廠家應提高制作工藝、改良不合理的設計、嚴把質量關。

參考文獻：

[1]劉振亞.特高壓交直流電網[M].北京:中國電力出版社,2013.

[2]錢之銀,楊凌輝,朱峰,等.并聯干式電抗器故障原因分析[J].華東電力,2000(12):10-13.

[3]徐榮華.主變壓器及電抗器[M]. 北京:中國電力出版社,2004.

[4]李勝川,崔文軍,于在明,等.500 kV 變電站干式并聯電抗器故障分析與建議[J].變壓器,2010,47(10)：69-73.

[5]順特電氣有限公司編著.樹脂澆注干式變壓器和電抗器[M].北京:中國電力出版社,2005.

[6]周澤存.高電壓技術[M]. 2版.北京:中國電力出版社,2004.

本文責任編輯：楊秀敏

Cause Analysis and Solution on Dry-type Air Core Shunt Reactor Insulation Fault

Li Suya,Li Xinzhe,Dong Yanwei,Ma Chunxiao,Meng Zhengzheng,Liu Chuanghua,Liu Mei

(State Grid Tianjin Electric Power Research Institute,Tianjin 300384,China)

Abstract:Through the integral testing and collapsing analysis,it is pointed that the reducing of surface insulation because of a large number of birds droppings' attaching to the surface of ventilating duct between interlayer and the weakness of insulating layer are the main reasons of 66kV dry-type air core shunt reactor penetrability insulation fault in 500kV transformer substation.On this basis,solutions have been proposed, which have a certain significance to solve the penetrability insulation fault of dry-type air core shunt reactor.

Key words:shunt reactor;pack;pollution accumulation;penetrability insulation fault

收稿日期：2015-12-03

作者簡介：李蘇雅(1986-)，女，研究生。研究方向為電壓無功設備管理和技術。

中圖分類號：TM86

文獻標志碼：B

文章編號：1001-9898(2016)03-0048-02