10 kV干式空芯电抗器绕组烧毁原因分析及防范措施

兰基升，刘忠顺，王海滨

(沧州供电公司，河北 沧州 061000)

1 故障情况概述

2010年6月7日，某220 kV变电站5221断路器速断保护动作跳闸，经检查发现，电容器组电抗器V相绕组有严重的烧伤痕迹，外包封开裂，经试验确认为匝间短路，短路电流使电抗器烧毁。6月9日，5212电容器组发生同样情况，电抗器V相绕组烧毁报废。

2台电抗器型号均为CKSCKL-864/10-12，出厂日期2003年4月，投运日期2003年9月。事故发生当时现场气象条件：大雨，环境温度35 ℃，湿度20%。

2 试验分析与检查

2台电抗器故障情况类似，事故发生当晚，时值天下大雨，现场检查发现设备上较多积灰，2台电抗器的V相线绕组对壳体绝缘电阻均为零，电抗器绕组烧毁，全部支持绝缘子被电弧烧灼发黑，绕组下引线固定接线螺栓与支持绝缘子底脚固定螺栓上有放电痕迹。试验人员对5221、5212电抗器进行绕组的直流电阻测试过程中，发现三相绕组的直流电阻数据较初始值及上次试验数据有显著增长，直流电阻相间互差超标，测试数据如表1所示(以5212电抗器为例)。

表1 5212电抗器直流电阻历次测试数据对比

时间相别RUX/ΩRVY/ΩRWZΔR%2007-06-01①实测34.133.933.71.19换算至20 ℃32.2132.0231.831.192008-12-01②实测31.231.1830.950.81换算至20 ℃32.4733.3332.213.482010-06-12③实测127.713099.8930.14换算至20 ℃119.72121.8893.6530.14

注：①例行试验，环境温度35 ℃；②检查性试验，环境温度10 ℃；

③故障后试验,环境温度37 ℃。

依据《河北省电力公司输变电设备状态检修试验规程(试行)》中规定：三相绕组间的差别不大于±4%(警示值)，与以前相同部位测得值比较,其变化不大于±2%(警示值)[1]。

计算得知，故障后三相绕组相互间的差别达到30.14%，三相绕组与同相初值(2007年6月7日试验)比较，最小变化为194.22%，远超过2%的警示值[2]，连续测试多次，数据基本保持不变，认为三相回路存在缺陷。

2010年8月23日，对因故障返厂的5221、5212电抗器V相进行解体。该电抗器采用多层同心电感绕组并联连接后组成总的电抗值，在绝缘筒体上用高绝缘强度电磁线绕4～10层绕组，绕组外部仍用浸渍过的玻璃丝、布封包成外绝缘筒，形成一个绕组单元包封，每台电抗器通常由3～10个包封组成，包封之间由玻璃丝引拔条隔出自然冷却风道，整台电抗器经过加温固化形成整体。

从烧毁部位看，均在绕组中部，而且烧毁面积较大，伴有熔铝流淌，可以判断产品出现故障延续了一段时间，如图1所示。

(a) 紫外线防护涂层脱落

(b) 绕组匝间绝缘已变色

(c) 绕组上附着的水珠

3 故障原因分析

3.1 原因查找

a. 产品本身带有毛刺、绝缘破损等固有缺陷，在长时间运行状态下绝缘快速老化、失效，引起产品匝间和层间短路，产品烧毁,这情况一般出现在投运1年以内的产品。

b. 产品在每次合、分闸时都会受过电压冲击，这会对产品绝缘造成一定的损害，尤其是在产品绝缘薄弱处，在累积效应的情况下，这些地方的绝缘会出现破损失效，导致产品发生短路烧毁，这情况一般出现在投运多年后的产品。

c. 产品过载运行。过载运行包括产品超负荷

运行，或者流过绕组的电流带有较多的谐波成分，引起产品发热严重，绝缘加速老化失效导致产品烧毁。从该产品型号选择看，12%的电抗率与3次谐波的低阻抗通道非常接近，容易在系统中形成一个3次谐波的滤波通道，引起产品过载，发热严重。

3.2 原因分析

针对烧毁电抗器的运行及损坏情况，认为存在以下情况：2006年前，由于变电站供电范围内有钢厂负荷，谐波超标严重，造成电抗器绝缘材料加速老化，逐渐失去原有的力学性能和绝缘性能;经过7年运行，产品表面的紫外线防护漆脱落严重，造成绕组外绝缘树脂老化，部分包封(干式空心并联电抗器由多个并联的包封组成)出现裂纹进水，当水多次渗入时，造成绕组匝间绝缘损坏，出现匝间短路，短路线匝中电流剧增，致使电抗器烧毁，同时在高温下导线部分熔化。

4 防范措施

a. 加强对运行的干式空芯电抗器进行红外测试，对温度出现异常的电抗器停电进行诊断性试验分析[2]。

b. 诊断测试项目应检查各相绕组的直流电阻、电抗值、损耗等基本参数是否与出厂时有明显变化，测试数据和出厂数据有变化的设备必须停运。

c. 对于有紫外防护涂层脱落的，应查看包封是否有裂纹，对于出现裂纹的应检查封包是否进水，无进水受潮的应采取封堵措施，包封进水受潮处理后再采取封堵措施。

d. 校验系统过电压水平是否超出产品的耐受能力，避雷器等保护元件是否正常工作。

e. 监测产品运行参数是否超出允许范围，包括电压、电流等[3]。

f. 检查SVC装置中对3次谐波的滤波通道是否真正起到作用。

g. 按照使用要求，2至3年补涂紫外线防护漆一次。

参考文献：

[1] 陈天翔，王寅仲.电气试验[M]. 北京：中国电力出版社，2005.

[2] DL/T 664-2008，带电设备红外诊断应用规范[S].

[3] 杨昌兴，华水荣.关于并联电容器用串联电抗器的保护问题[J].电力电容器，2000(1)：19-22.