某500kV变电站两起35kV干式电抗器故障分析

景 瑶，蒋晶晶，吴 胜，廖羽晗，廖 军

(国网安徽省电力公司检修公司，安徽 合肥 230061)

0 引言

500kV变压器35kV侧，常并联干式电抗器进行无功调节，用以解决电网无功过剩、电压偏高的状态，提高系统运行的稳定性。干式电抗器与油浸式电抗器相比，具有损耗小、噪声低、强度高、安装方便、维护简单、电抗值为线性等显著优点同，属于免维护设备。

干式电抗器由多个并联的包封组成，每个包封由环氧树脂浸渍过的玻璃纤维对线圈进行包封绝缘，包封间采用聚酯玻璃纤维引拔棒，作为轴向散热气道支撑，具有优良的散热性能。电抗器线圈采用截面很小的绝缘铝导线单根或多根平行并绕，并以绝缘性能优良的绝缘材料作为导线的匝绝缘。

某500kV变电站35kV电抗器型号为BKGKL-20000/34.5，2010年10月投入运行。2013年，在一年内发生两起匝间短路导致烧毁故障，引起了各方面的高度重视，本文通过对故障现象、解体情况、试验情况综合分析后，最终找到了低抗故障的原因。

1 电抗器故障基本情况

2013年5月10日，某变电站2号低抗过流Ⅱ段保护动作，开关跳闸，现场检查2号电抗器B相第三包封与第五包封间放电烧黑痕迹严重，如图1所示。

2013年10月22日，该变电站1号低抗过流Ⅱ段保护动作，开关跳闸，现场检查1号电抗器C相第九包封与第十一包封间放电烧黑痕迹严重，见图2所示。

图1 2号电抗器B相故障情况

图2 1号电抗器C相故障情况

两电抗器在放电后直流电阻、感抗试验结果如表1。由试验结果可以看出，两个故障相2号电抗B相和1号电抗器C相的直流电阻值较正常相均略有下降，但其感抗值较正常相明显下降。

表1 电抗器故障后试验结果

2 解体情况

2013年11月8日，对2号低抗B相进行解体。明确放电点位于第四层包封与第五层包封之间，且第四层包封的第一层、二层铝线基本已熔断，图3～4所示。

图3 第四层包封放电、铝线熔断情况

图4 第五层包封放电痕迹

2014年2月24日，对1号低抗C相进行解体。明确放电点位于第十层包封与第十一层包封之间，且第十层包封的第一层铝线基本已熔断，图5～6所示。

图5 第十层包封放电痕迹

图6 铝线熔化后形成的铝块

另外，通过两次解体发现，两低抗在生产工艺方面存在三个共同的问题:

(1)铝线压制的环氧胶不均匀，铝线的布置不紧密，导致在运行震动中易松动移位产生较大的间隙，形成局部放电，如图7。

(2)玻璃纤维包封存在缝隙，易进水受潮，加剧局部放电和绝缘材料的老化，见图8。

(3)铝线绝缘工艺存在问题，其绝缘材料聚脂膜易脱落，见图9。

图7 铝线压制不均匀

图8 玻璃纤维包封存在缝隙

图9 铝线绝缘材料聚脂膜易脱落

3 原因分析

由解体情况可知，这两起电抗器事故均为匝间短路所致，匝间短路原因为电抗器长期运行的累积效应，电抗器局部放电，形成匝间击穿所致。关于电抗器局部放电产生的原因有以下四点。

(1)生产工艺现状导致局部放电不可避免。目前，电抗器铝导线的包封(由环氧树脂、玻璃纤维、固化剂组成)绕制均为手工操作，绕制过程在车间空气中开展，由于产品体积庞大，绕制完成后无法进行真空处理，电绕制好的电抗器在干燥箱内干燥固化，环氧胶中难免带有微小气泡，所以带电以后一定存在一定的局放量。

(2)导线与绝缘材料线膨胀系数有差异，电抗器经多次投切以及环境温度变化，使包封绝缘发生开裂，导致局部放电量增大。

(3)水汽、盐分、酸雨、粉尘、鸟屎等对包封绝缘的腐蚀、损坏，导致局部放电量增大。

(4)安装过程中的受力、运行中的震动导致铝导线位移、松动产生较大的间隙，导致局部放电增大。

4 运行维护诊断方法及采取的措施

针对本次解体情况，结合历史运行维护经验，现就干式电抗器运行、停电检修时分别提出诊断方法和应采取的措施。

4.1 设备运行时的诊断方法和应采取的措施

(1)红外成像测温检查。通过红外测温不仅可发现接线端的发热情况外，还可观察外包封表面温度分布是否出现异常变化，特别是局部的温度变化。

(2)每季度至少一次对干式电抗器外表面沿周面做360°的全面检查，检查电抗器包封是否有开裂现象或爬电放电痕迹，如发现裂纹或线条状碳黑痕迹应引起足够的重视。

(3)每季度至少一次在夜晚对电抗器外表面检查是否有放电或电晕发光现象，若有明显的放电点应引起足够的重视。

(4)运行中应注意监测干式电抗器的噪声情况，如果电抗器噪声大(正常运行中干抗不大于55dB，且无异常杂音)，有异常杂音及震动，应首先怀疑电抗器的安装存在不平或基座不稳的情况，其次要考虑电抗器内部可能发生层间短路的问题。

4.2 停电检修时的诊断方法和应采取的措施

(1)检查外表面是否存在环氧层开裂，表面RTV涂层是否有粉化、起皮或脱落现象。因为RTV涂料是为了外表面防雨、防潮、防紫外线，一旦出现粉化、起皮或脱落现象则有可能导致环氧包封因长期温度变化和紫外线照射发生开裂受潮。对运行3年以上的户外干式电抗器外表面应重新涂RTV材料。

(2)外包封表面是否有颜色的改变、爬电和表面色泽局部不一致的异常现象。由于表面开裂受潮很容易导致局部电场分布不均匀，从而发生爬电和匝绝缘击穿。同时内层受潮发霉和内层爬电也会导致局部色泽变化。

(3)重点检查电抗器线圈至汇流排引线是否存在断裂、松焊现象，接头、接线端子等连接牢固完整。

(4)检查风道是否有螺丝、垫块、棉纱、鸟屎、动物巢穴等异物，是否有过热或熏烤的痕迹。

(5)应加强对干式电抗器直流电阻、绝缘电阻、阻抗测量、绝缘耐压试验，以上四个试验项目必须严格执行，缺一不可，特别是加强绝缘耐压试验，要求无闪络、击穿现象。

5 结语

35kV干式电抗器其安全可靠的运行是变电站内500kV母线电压稳定的保障，在500kV电网运行中起着非常重要的调压作用。在干式电抗器运行或检修时，若能尽早发现缺陷，尽早对暴露出的隐患实施相应整改措施，定能减少或避免该设备相同故障的再次发生。

［1］吴经锋.运行中干式电抗器绝缘状况的诊断方法和判断标准［J］.电力设备，2004(9):31-33.

［2］付炜平，赵京武，霍春燕.一起35kV干式电抗器故障原因分析［J］.电力电容器与无功补偿，2011(2):59-62.

［3］钱之银，杨凌辉，朱峰，程真何.并联干式电抗器故障原因［J］.华东电力，2000(12):10-13.

［4］于在明，韩洪刚，赵义松.低压并联干式电抗器故障原因分析［J］.变压器，2013(10):75-76.