电容器组串联电抗器烧毁的原因分析与处理方法探讨

国网江苏省电力有限公司丹阳市供电分公司 安梓鸣

造成10kV电容器组串联电抗器异常运行的原因多种多样，深入分析电抗器异常情况的成因，可制定有效地应对措施。常见电抗器异常运行的原因有异常震动、铁芯温度过高、电抗器质量不佳、选型不当、运行环境恶劣等，会造成电容器组串联电抗器烧毁，结合异常原因规范电抗器使用方法、改善使用环境、加强检查力度并保证电抗器质量是提升稳定性的有效方法。

1 电容器组串联电抗器异常情况

1.1 震动声音过大

电容器组串联电抗器产生震动是由其自身结构决定的，但震动声音过大代表电抗器处于异常震动状态，工作人员需要注意，长时间异常震动会导致电容器组串联电抗器被烧毁：电容器组串联电抗器铁芯上串联的气隙使变压器漏磁，导致电抗器的漏磁通较大，在电抗器内部产生环流，使电容器组串联电抗器异常震动，引起局部过热。如若工作人员难以对其进行有效处理，容易使电抗器被烧毁；电容器组串联电抗器的铁芯存在许多分段，各段都会产生磁极，这些磁极导致电抗器产生额外的震动与噪音，甚至会出现机械共振现象，引发电抗器温度升高。导致震动声音过大的原因主要有以上两种，异常震动会使电抗器局部温度升高，是导致电抗器被烧毁的主要原因之一。

1.2 铁芯温度过高

10kV电容器组串联电抗器铁芯温度过高是常见的异常情况，铁芯局部过热会使电抗器运行出现问题，最终导致电抗器被烧毁，致使铁芯温度过高有：10kV电力系统中存在较多高频谐波，这类电波进入电抗器后，会使铁芯磁滞与涡流损耗增大，铁芯因此而发热；用电量激增且电压调整设备接入电网，电压与电流受影响产生谐波，造成电抗器运行环境被谐波污染，电抗器发热越发严重；电抗器保护膜老化，电抗器失去保护层，增加了短路搭接的可能性，会导致电抗器铁芯发热。铁芯发热是造成电抗器被烧毁的主要原因，造成铁芯发热的原因有许多种，只有充分了解故障原因才能降低电抗器温度过高的可能，避免电抗器被烧毁，影响电力系统运行。

1.3 电抗器质量不佳

质量不佳也会提升电容器组串联电抗器异常运行的概率，电抗器质量不佳的原因主要包含以下几种，会影响其正常运行效果并引发故障，导致电抗器被烧毁：厂家为提升利益而降低电抗器的生产要求，电抗器的安全裕度不达标，致使电抗器恶劣环境下的工作能力不佳，难以维持电抗器稳定运行，最终导致电抗器被烧毁；电抗器制作工艺不达标，电抗器的材质不均匀极易导致电抗器出现局部过热的情况，热量过分积累最终导致电抗器被烧毁[1]；制作电抗器所使用的绝缘材料耐热性不满足工作需求，保护膜极易损坏或脱落，增加电抗器短路的可能性，散发大量热量，保护层起火最终致使电抗器被烧毁。电抗器的质量会引发严重的故障，最终导致电抗器被损毁。

1.4 电抗器选型不当

电抗器型号规格选择不当也会造成电容器组串联电抗器出现异常情况，10kV电力系统中大多选择6%电抗率的电抗器，型号规格选择不当产生如下问题，影响电抗器运行。不适宜的电抗器型号规格导致电容器组串联电抗器会增大运行环境中的谐波，引发电压与电流的增长，使电抗器处于高负荷状态，铜导线过热也随之加剧，电抗器急速升温，加快电抗器保护层的老化速度，电抗器容易出现短路故障，电抗器容易因此被烧毁。

1.5 运行环境恶劣

运行环境严重影响电容器串联电抗器的散热情况，因此电抗器运行环境恶劣会导致电抗器因散热不佳被烧毁，导致运行环境恶劣的原因有：电容器组串联电抗器所处环境通风情况不佳，电抗器的主要散热方式便是空气冷却，通风存在问题会导致电抗器热量难以散失，热量不断累积最终烧毁电抗器；电抗器风道由于长时间运行被异物堵塞，使电容器组串联电抗器内部热量难以散失、内部温度升高，提升电抗器被烧毁的可能性；户外运行的电抗器表面会积压污染物，保护层老化严重，降低了热量散失的效率，最终导致电抗器被烧毁；电抗器所处区域水封蒸干较快，会形成局部电弧，导致电抗器局部温度升高，损坏绝缘层，导致电抗器被烧毁。

1.6 绕组匝间短路

电容器组串联电抗器存在匝间短路是造成电抗器被烧毁的主要原因，但这种问题在出厂检查时很难被发现，但电抗器出现匝间短路会产生极其严重的影响，电抗器内部会产生环流发热，影响绕组的绝缘性。匝间短路一般发生在电抗器投入运行之后，匝间受电动力、热应力与过电压影响较大，发生匝间短路。

电容器组串联电抗器的等效电路如图1，电抗器匝间短路等同于等效电路图中电阻R极限变小，电路中的电流会因此而变大，导致电路处于电流过载状态，运行时会产生大量热量。当t=0.1s时，电路会发生拉斯变换。H(s)=Umω/(s2+ω2)，电流传递函数为H(s)=I(s)/U(s)。影响电抗器匝间绝缘性是电容器组串联电抗器的重大故障，这种故障不仅会导致电抗器被烧毁，还会危及工作人员的人身安全[2]。电力行业应重视电抗器匝间短路问题，降低该故障的发生概率。

图1 电容器等效电路图

2 处理方式

2.1 规范使用方法

为解决10kV电容器组串联电抗器易烧毁的问题，相关企业应规范电抗器的使用方法，提升电抗器的使用效率，增强电力系统的稳定性：对电容器组串联电抗器的安装步骤进行规范，安排技术人员进行安装工作指导，确保电容器组串联电抗器的安装符合要求，为电抗器正常运行创造良好的基础条件；制定完整的使用规范，为电抗器的使用提供理论依据，确保工作人员使用电抗器时操作流程正确，提升电抗器的稳定性，降低电抗器被烧毁的可能，为电力系统运行创造良好的基础条件[3]；加强工作人员培训力度，为工作人员提供系统的学习机会，大幅度提升工作人员的能力水平，确保电抗器的使用方法符合规范，降低因操作不当引发故障的可能性，提升电力系统的稳定性。

2.2 改善运行环境

改善电抗器运行的环境可有效降低电抗器被烧毁的概率，因此相关企业应重视改善电抗器的所处环境，改善后的环境应满足如下条件：增强运行环境的通风性，保证环境满足电抗器冷却的需求，降低电容器组串联电抗器的温度，最大限度降低电抗器发生故障的可能性；及时清洁电容器组串联电抗器，确保电抗器内部通风道顺畅，无异物堵塞，提升电容器组串联电抗器的降温功能，避免电抗器因为通风不畅引发故障导致烧毁；改变室外运行电抗器保护膜的材质，提升保护膜的保护能力，降低电抗器在室外运行受污染影响的可能以保证散热能力，确保电抗器的外部环境满足运行需求，避免电抗器因外部环境不达标而发生故障被烧毁，造成不必要的经济损失。

2.3 加强检查力度

相关电力企业应加大对电容器组串联电抗器的检查力度，及时发现电抗器中存在的问题并进行处理，加大检查力度可采取如下措施。

成立专职的监督部门，对电抗器的情况进行检查，避免电抗器中存在潜在的故障隐患，提升电抗器的稳定性；在用电高峰期增加巡视频率，采用红外测温等技术方法对电抗器整体测温（图2），可有效检查到电抗器局部温度过高的问题，便于工作人员调整工作，避免电抗器被烧毁。

图2 红外测温原理图

重视对电容器组串联电抗器中谐波情况进行检测，谐波是造成电抗器升温被烧毁的主要因素，对谐波情况进行实时监控可采取有效措施治理谐波污染，降低电抗器因谐波被烧毁的概率，最大限度提升其稳定性并保证电力系统稳定运行，为电力行业发展创造更多可能；引入专业检查人才，保证开展检查工作时可发现电抗器存在的所有潜在隐患，提升电容器组串联电抗器检查的水平，最大限度降低电抗器被烧毁的可能性，为电力系统稳定运行提供基础保证。

2.4 保证电抗器质量

保证电容器组串联电抗器的质量是解决电抗器易烧毁的主要方法，相关电力企业应采取如下措施保证电抗器的质量，提升电抗器的工作性能；提高采购电容器组串联电抗器的要求，从源头处保证电抗器的质量，提升电抗器的工作性能，降低电抗器发生故障的几率，与此同时保证工作人员的人身安全；安排专人负责电抗器的采购工作并对其进行培训，提升工作的专业性保证工作质量，使负责采购的工作人员具备极强的挑选能力，确保采购电抗器的质量满足工作需求[4]；为电抗器更换零件时对零件质量进行检查，确保零件的质量达到电抗器的运行标准，使修理后的电抗器依旧满足电抗器工作需求，保证电抗器可稳定运行，提升电力系统的稳定性，为电力行业发展创造有利基础条件。

2.5 提升电抗器保护性能

保护功能是电容器组串联电抗器的重要功能，电抗器的保护功能不完善使保护功能难以发挥作用，影响电抗器的正常运行，不完善原因主要有：加强电流保护、过压保护、过流保护和欠压保护的保护作用，使其可对谐波情况进行反馈，真正起到对电容器组串联电抗器的保护，避免温度升高；提升保护装置的负载量，使其负载量满足电容器组串联电抗器的保护需求，最大限度提升其保护性能，有效避免电抗器故障发生，降低电抗器被烧毁的可能性，促进电力行业发展。电容器组串联电抗器保护功能至关重要，如若其保护功能难以达到电抗器的运行需求便会使电抗器运行异常，电抗器长期处于异常状态容易使电抗器被烧毁。

2.6 规范接线方式

电容器组串联电抗器的接线方式影响电抗器的运行情况，接线方式存在问题也是电控器被烧毁的主要原因。电抗器接线存在问题会导致接线头处烧毁，最终导致电抗器烧毁。电抗器在运行过程中，接线存在问题会使电抗器的绕组与引线连接松动，电抗器的电阻增大，电抗器接线头处由于负载量大而升温。因此相关电力企业应规范电抗器的接线方式，确保接线方式满足于电抗器的工作难度需求，降低接线头被烧毁的可能性。

3 结语

通过规范使用方法、改善运行环境、加强检查力度以及保证电抗器质量可有效降低电抗器出现异常情况的概率，避免电抗器被烧毁的风险。电力行业应重视分析电容器组串联电抗器烧毁的原因，采取有效措施及时进行处理，可大幅度提升电容器组串联电抗器的稳定性，保证电力系统正常运行，降低电抗器烧毁导致的经济损失，为电力行业发展创造更多可能。