一起500 kV線路高壓電抗器故障分析

趙 婧

(國網黑龍江省電力有限公司伊春供電公司，黑龍江 伊春 153000)

0 引 言

高壓電抗器是電力系統中的重要設備，通常接在高壓線路末端與地之間，起到無功補償的作用，當高壓電抗器故障停運時，線路末端極易發生工頻過電壓，因此，高壓電抗器的穩定運行對電力系統有著十分重要的作用。瓦斯繼電器作為高壓電抗器的保護裝置，利用器身油受熱分解所產生的熱氣流和熱油流完成對電抗器的保護?，F階段在高壓電抗器投運之后，其本體瓦斯繼電器動作情況較多，因此對瓦斯繼電器動作原因的分析與處理直接影響著高壓電抗器的運行可靠性[1-2]。該文針對500 kV高壓電抗器瓦斯繼電器動作情況進行深入分析，提出兩點防范措施，達到有效減少瓦斯繼電器動作頻次、提升電網運行可靠性的目的。

1 故障概況

某500 kV變電站高壓并聯電抗器于2000年11月29日投入運行，型號為BKD-50000/500。故障前500 kV系統、220 kV系統、66 kV系統及1號、2號主變壓器正常運行，站用交流系統、直流系統、UPS不間斷電源系統正常運行，高壓電抗器油色譜在線監測裝置故障停運。

2022年6月25日9時32分，某500 kV變電站線路B相高壓電抗器重瓦斯動作，跳開本側斷路器后，保護裝置啟動遠跳，跳開對側斷路器，線路B相高壓電抗器發生故障，故障過程中保護裝置正確動作。故障發生后，變電站值班員對現場進行檢查，發現線路B相電抗器瓦斯繼電器內有氣體、本體呼吸器下方有少量油跡，未見其他異常。13時22分，值班員執行省調令將500 kV線路電抗器由熱備用狀態轉為檢修狀態。

2 故障檢查分析

2.1 故障設備試驗分析

故障發生后，專業人員立即對500 kV線路B相高壓電抗器進行全項例行電氣試驗，分別開展了油耐壓及微水含量檢測、油色譜分析、繞組直流電阻、繞組對地介損及電容量等高壓局部放電試驗。各項試驗數據見表1～3。

表1 油耐壓及微水試驗數據

表2 油色譜試驗數據

表3 高壓試驗數據

表1～3分別列出了該高壓電抗器故障前后各項試驗數據，通過對故障前后各項試驗數據進行對比分析，發現故障后試品油中含水量明顯升高，耐壓值降低，表明高壓電抗器有受潮跡象；電抗器本體及瓦斯繼電器中故障特征氣體增長明顯[3-4]，含有大量的H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2，針對此現象，采用三比值法對特征氣體含量進行分析，推斷高壓電抗器內部可能存在火花放電或電弧放電[5-6]；通過對高壓電抗器開展一系列高壓試驗分析，發現各項數據均存在不同程度的異常，例如繞組直流電阻，故障后數值為故障前的2倍，初步判斷高壓電抗器內部絕緣有損壞，可能存在繞組斷股，需要進一步進行現場檢查[7]。

2.2 故障設備現場檢查

對上述各項試驗結果進行分析后，專業人員開展現場檢查，對高壓電抗器進行排油內檢，沒有直接找到設備故障點，但發現高壓電抗器繞組上部、下部均有明顯碳黑痕跡，并發現碳化物(見圖1)，初步診斷電抗器內部存在繞組股間、匝間放電，造成繞組燒損。隨后，將高壓電抗器返廠進行全面解體檢查，發現在500 kV高壓電抗器導線出線左下方約10 cm處有一明顯放電痕跡，線徑燒損約50%，由此確定故障類型為繞組局部電弧放電，造成電磁線燒損[8]。

圖1 電抗器繞組碳黑痕跡

3 故障原因分析及防范措施

3.1 故障原因分析

該高壓電抗器運行年限超過20年，在2002年6月曾因總烴過高進行過現場吊罩檢修，2002年7月檢修后投入運行，再次出現總烴過高的情況，于同年8月返廠大修，同年10月再次投入運行至今。

故障當天天氣良好，變電站內設備以及各條線路均無操作。故障發生現場，在本體呼吸器下方發現少量油跡，應為故障發生時產生的大量氣體造成本體壓力瞬間增大，油囊排氣使呼吸器下方油杯內變壓器油溢出。故障發生后，絕緣油色譜試驗各項數值均有較大增長，微水含量增加，表明高壓電抗器內部存在受潮跡象。通過對高壓電抗器進行解體檢查，發現高壓B相導線附近油枕密封膠墊由于熱脹冷縮、老化等原因導致密封不嚴，又因夏季多雨，雨水進入高壓電抗器油枕后又逐漸滲透到其內部，在高壓B相導線附近形成含水量較高的通道，由于最大電位梯度通常位于高壓側附近，所以在該處形成局部放電，進而造成繞組局部電弧放電，導致電磁線燒損形成多層斷股。

3.2 故障防范措施

通過對該起500 kV線路高壓電抗器進行故障分析，在后續工作中可從以下兩點進行防范：一是縮短試驗周期，通過對此次的試驗數據進行對比發現，該臺高壓電抗器油色譜試驗存在試驗超周期問題，330 kV及以上高壓電抗器的油色譜試驗周期應為3個月，由于變電站的檢修人員未按周期對油質進行檢測，導致錯過了發現高壓電抗器內部問題的最佳時間；二是加強油色譜在線監測裝置的運行維護，該高壓電抗器配置了油色譜在線監測裝置，經現場檢查發現油色譜在線監測裝置自2022年1月7日后再未采集數據，設備運維單位未及時對該裝置進行檢修，使得高壓電抗器失去實時監測作用，致使高壓電抗器運行異常問題未被及時發現。

5 結 語

通過油務試驗、高壓例行試驗、診斷試驗以及解體檢查，確定了高壓電抗器故障是由于該高壓電抗器油枕密封膠墊密封不嚴導致在局部區域發生放電，造成繞組股間斷股，故障瞬間產生大量氣體造成重瓦斯動作。

變電站檢修人員應加強對高壓電抗器的巡維力度，嚴格按照檢修試驗規程進行相關試驗，綜合分析試驗數據，及時發現異常并跟蹤上報。同時要持續關注高壓電抗器油色譜在線監測裝置的數據采集情況，跟蹤高壓電抗器帶電局部放電監測信號的變化趨勢，監視高壓電抗器的運行狀態，確保并聯電抗器安全穩定運行。