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：直流輸電技術在我國跨區(qū)電網中有大量應用，換流閥是直流輸電技術中的核心設備。換流閥無法正常工作時，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、解剖分析等方法對陽極電抗器的發(fā)熱故障原因進行了分析，并提出來相應的措施。

關鍵詞：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)中的關鍵設備、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故障，換流閥將無法工作。

1 故障情況

2011年7月18日13時，江陵站在紅外測溫中發(fā)現極IY/YC相閥塔從下至上第5層陽極電抗器紅外測溫達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計上限，陽極電抗器有老化和損耗增大的風險，持續(xù)運行會導致該發(fā)熱元件徹底損壞。

2 陽極電抗器功能

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

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。在晶閘管完全導通后，陽極電抗器進入飽和狀態(tài)，電感值很小。能夠耐受沖擊電壓、電流，保護晶閘管在工況突變時不被擊穿。

3 溫升試驗

為了查找陽極電抗器故障原因，對此陽極電抗器進行溫升試驗。

試驗條件：水溫46～51℃，水流量9L/min，熱功率=500W@20KHz，在試驗中由內圈到外圈設置9個溫度測試點。

試驗結果如圖3所示，被試品的局部發(fā)熱嚴重，外表面溫度分布極不均勻，最大相差51℃。測試點1和3處的外表面溫度明顯偏高。導致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）測試點1處的鐵芯損耗異常。

4 原因分析

對陽極電抗器進行解體，發(fā)現鐵芯的拉帶繃斷，斷口平整，且有明顯的燒焦痕跡。

陽極電抗器出現過熱的原因是：長期運行過程中，線圈頻繁振動（尤其是進出線位置），導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象。

5 總結

目前，陽極電抗器在國內直流工程中有著大量應用。從這起發(fā)熱故障中可以看出，陽極電抗器結構簡單，內部元器件少，內部出現故障的幾率比較小，但如果選材不當、制作過程中出現疏漏，都可能造成其內部存在隱患，在高電壓、大電流工況下，會出現發(fā)熱故障，直接影響直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

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

（1）設備運行過程中應加強紅外測溫監(jiān)測，及時發(fā)現過熱的陽極電抗器，避免發(fā)熱故障發(fā)展成火災。

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

作者簡介：陳飛（1981-），男，湖北漢川人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：直流換流站設備運維檢修。