35kV电压等级并联电抗器典型故障分析及其改造＊

周 平，钟 中，顾克拉

（湖州电力局，浙江 湖州313000）

0 引言

并联电抗器是超高压电网普遍采用的重要电气设备之一.为了增加输电线路的输送能力，提高系统的暂态稳定极限，超高压输电线路一般距离较长.同时，由于采用了分裂导线，所以线路的电容很大，每条线路的充电容性功率可达几十万千伏；大量容性功率通过系统感性元件（发电机、变压器和输电线路）时，导致末端电压升高，即所谓“容升”现象.在系统小运行方式时，这种现象尤为严重.在长线路首末端装设并联电抗器，可补偿线路上的电容电流，削弱这种容升效应，从而限制工频电压的升高.容性电流的补偿方式分为低压并联电抗器补偿（如35kV电压等级），目前大多采用低压并联电抗器（以下简称低抗）的补偿方式，其绝缘方式主要采用干式结构［1］.

1 500kV、35kV低抗故障情况

本文以浙江省湖州500kV含山变35kV低抗故障为例.2007年06月30日5点00分，500kV含山变电所1号主变1号低抗C相在正常的运行过程中发生自燃着火现象，造成1号主变1号低抗开关分闸和1号主变35kV开关分闸.当时的天气情况是：28日下了一场大雨，由于是梅雨季节，雨停停下下，29日上午还下了场大雨，午后天转晴，但湿度较大.

1号主变1号低抗着火事件经过：早上05点00分27秒，1号主变35kV开关分闸，同时1号主变1号低抗开关分闸；1号主变1号低抗C相着火，火势较猛，浓烟较大，着火电抗器顶部防雨帽全部烧毁，电抗器本体损毁严重（见图1），更换后恢复运行.

2007年09月18日17点37分，由于500kV侧电压越限，按华东网调要求并经华东网调许可，500kV含山变投入1号主变1号低抗、2号低抗；17点42分，1号主变1号低抗开关合闸；17点43分，1号主变2号低抗开关合闸；17点49分，500kV含山变电所1号主变2号低抗C相故障，跳开1号主变35kV开关及1号主变2号低抗开关.当时的天气情况是：2007年09月18日晚，受台风“韦帕”的影响，湖州地区开始下雨，至18日17点43分＃1主变2号低抗投入时，天还在下雨.

1号主变2号低抗着火事件经过：刚开始1号主变2号低抗C相上方有火花、冒烟，后恢复；现场检查1号主变2号低抗C相内壁有烟熏痕迹，底部有颗粒状熔化物体，见图2、图3.

由于500kV含山变35kV低抗（干式空心并联电抗器）接二连三发生故障，严重影响了500kV含山变35kV低抗的正常运行.为确保安全、稳定、经济地运行，应对35kV低抗进行更新改造.

2 低抗更新改造方案比较

根据国家电网公司《输变电设备技术改造指导意见》的要求，技术改造必须以全面提高电网的安全性能和变压器的健康水平为目的，重点解决影响电网发展的关键问题和突出问题.技术改造策略如下：

整体替换：用新的油浸式铁心并联电抗器替换原有的干式空心并联电抗器，新油浸式铁心并联电抗器应能满足运行的安全性、经济性、环保性以及电网发展的适应性要求.

下面就整体替换的方案进行经济技术比较.为简化起见，仅以下面几个技改数据进行讨论（表1）.

表1 更新改造方案在技术和经济指标上的主要差异

2.1 技术比较

在我国，环氧包封大容量干式空心并联电抗器经过长时间的运行，出现了许多运行故障，有的被迫停运处理，有的甚至烧毁设备.已有许多变电站发生过空心并联电抗器烧毁现象，并相继出现了电抗器烧毁现象.烧毁的主要原因是：电抗器表面喷涂的绝缘材料老化及表面污物沉积，在环境湿度大的情况下，表面层会受潮，导致表面泄漏电流增大，最后形成沿面树枝状放电而烧毁.

空心并联电抗器漏磁也有如下严重的危害性：① 对周围的电磁产生污染，使计算机和通讯无法正常运行.② 对钢结构件的建筑物有着严重的危害.③ 对接地网的遮栏、构架等，都可能因金属体构成闭环，从而造成较严重的漏磁问题.若有闭环回路，如地网、构架、金属遮栏等，其漏磁使感应环流达数百安培.例如：东北网某变电所，其钢管遮拦用钳形电流表测试，最大电流达60A.类似该变电所的情况比较普遍，这不仅增大了损耗，更因其建立的反向磁场同电抗器的部分绕组耦合而使电抗器电流增大和电位分布改变.对于空心电抗器漏磁问题，目前解决的办法不是很多，一些厂家和电力局一般采用增加磁屏蔽的方法，但其效果也不是很理想.

2.2 经济效果分析

（1）油浸式铁心并联电抗器因绝缘油冷却效果好，绝缘不受外界环境影响，绝缘寿命比干式空心电抗器长得多.

（2）油浸式铁心并联电抗器有较好的导磁铁心和漏磁屏蔽，并且又有油箱的屏蔽，因此损耗很小，不会影响周边的金属架构，而且安装场地也小.

（3）噪声低.铁心柱经整体浇注成型，成为一个坚固钢体，因此运行时振动小.

（4）油浸式铁心并联电抗器出现问题可以修复，但干式空心电抗器一旦出现问题一般不可修复.

（5）体积小.占地面积仅为同容量干式空心电抗器的1／4至1／6.

（6）可在户外使用，适应环境能力强.

（7）油浸式铁心并联电抗器以变压器油为绝缘介质，有漏油的可能性，近些年来，通过技术、工艺和结构的改进，漏油的现象已大为减少.

（8）与长期运行的经济效益做比较，油浸式铁心并联电抗器比空心电抗器有显著的优点.干式空心并联电抗器要比铁心并联电抗器损耗高出P（kW），每天运行H（小时），电价为F（元／度），则铁心并联电抗器运行一年可节省电费为：T＝P＊H＊F＊365.

例：如20000kvar的3相并联电抗器，干式空心并联电抗器要比铁心并联电抗器损耗高出25kW，每天按投运12小时，每度电以0.8元计算，则每年因损耗而增加损失人民币为：

T＝P＊H＊F＊365＝25×12×0.8×365＝87600（元）.

干式空心电抗每年要对其进行一次RTV涂料的维护，费用在5万元，由于现在的干抗内、外包封比较好，加上带帽就很难用RTV涂料对其进行维护.

假定干式空心并联电抗器价格为105万元／组，油浸式铁心并联电抗器价格为170万元／组，则使用油浸式铁心并联电抗器［170－105］÷（8.76＋5）＝4.7年.4.7年后即可与使用空心并联电抗器的成本持平.

由此可见，使用油浸式铁心并联电抗器的成本将大大低于使用并联电抗器.具体如下：12年节约成本170万元，已近买一组油浸式铁心并联电抗器的价格.

3 结束语

随着系统的不断扩大，干式空心低抗的运行能力弱、故障率大大增加，因此对干式空心低抗及时、合理的改造十分必要.但对于干式空心低抗改造更新为油浸式铁心低抗，应根据干式空心低抗的具体缺陷情况并兼顾安全与经济要求，通过技术和经济性比较进行有效的改造.根据500kV含山变的实际运行情况，由于500kV系统电压华东控制得较严，35kV的4组低抗应用操作频繁，几乎每天都有投切.为确保电网的安全与经济运行，建议将4组35kV干式空心并联电抗器更换为相同容量的油浸式铁芯电抗器.

［1］刘石.10kV干式铁心并联电抗器振动问题研究［J］.变压器，2009，46（9）：15～18.