一起干式空心并联电抗器故障分析及处理

李苏雅，李信喆，董艳唯，马春晓，孟峥峥，刘创华，刘　梅

(国网天津市电力公司电力科学研究院, 天津　300384)



一起干式空心并联电抗器故障分析及处理

李苏雅，李信喆，董艳唯，马春晓，孟峥峥，刘创华，刘梅

(国网天津市电力公司电力科学研究院, 天津300384)

摘要：针对某500 kV变电站66 kV干式空心并联电抗器发生的贯穿性绝缘故障，进行整体试验和解体分析，认为大量鸟粪附着在电抗器包封间通风道表面、致使表面绝缘降低、以及设备本身设计的绝缘层薄弱是造成该设备绝缘故障的主要原因，提出处理措施，对解决并联电抗器绝缘故障有一定指导意义。

关键词：并联电抗器；包封；积污；贯穿性绝缘故障

随着电网超高压、远距离、大容量的迅猛发展，感性无功相对不足，为了补偿无功功率，抑制过高的工频过电压，并联电抗器成为电力系统中必不可少的电气设备。目前，干式空心电抗器占据很大部分并联电抗器市场，但近年来干式空心并联电抗器频发绕组绝缘击穿、闪络等运行故障，有的被迫停运处理，有的逐渐演变成事故甚至设备烧毁，对电网安全运行带来不小安全隐患。

1故障情况介绍

2故障原因分析

2.1整体试验

a. 测试整台故障电抗器的直流电阻、损耗，并与出厂值进行比较。试验结果见表1。直流电阻与出厂值比增加8.55%，而工频损耗比出厂值增加1 128.2%。

b. 进行支路通断测试。将故障电抗器所有下吊臂的出线头剔开，上吊臂出线头不动，测试每根导线的通断，测试发现电抗器第一包封层中第4小层及第二包封层中第1、2、3小层导线不通。

表1故障电抗器测试结果

项目直流电阻/Ω阻抗值/Ω工频损耗/kW出厂试验值0.201273.236160.538返厂实测值0.218473.1084743.538实测值与出厂值之比+8.55%-0.174%+1128.2%

c. 测试整体绝缘电阻。将故障电抗器上、下吊臂所有的出线头剔开，用500 MΩ表测量各绕包层股、层间的绝缘电阻值。测试结果发现第一、二包封层股间、层间绝缘电阻均为0。通过试验初步判断，设备第1、2绕包层导线有断线，与外观目测判断故障层位置一致。

2.2解体分析

技术人员对故障电抗器从外到里，层层解剖，发现第1绕包和第2绕包之间有大面积电弧烧蚀贯穿性通道，烧蚀面上有多个纵向排列的绝缘贯穿性的烧蚀小孔通道，进一步解剖发现小孔内部铝丝导体均有一定数量烧断现象，剥开处即为绝缘有孔洞部位。同时，在其没有电弧的地方，有较多的贯穿性鸟粪痕迹。

根据电抗器运行状况及设备解体情况，对电抗器绕组浇注的环氧树脂层进行绝缘强度测试，测试部位包括内层和外层。技术人员取电抗器靠外侧绕组纵相切割宽约100 cm的2片试品，高度为295 cm，切割处表面工整平滑, 表面擦拭干净。测试时将试品一侧的切割面用锡箔纸包好并用透明胶带包紧粘好，使其内部导体全部连接导通，之后将锡箔纸接地。用量杯、水、氯化钠、硅藻土混合配制成浆糊状的导电糊。测试时，将导电糊用刷子涂到测试部位，并在施涂部位施加电压，直至击穿，即为该部位的环氧树脂层绝缘强度[2]。故障电抗器样品耐压试验结果见表2。

表2试验样品各部位绝缘强度试验结果

测试部位击穿电压值/kV123456试品一内侧12.213.212.013.310.212.3外侧10.28.26.09.17.211.3试品二内侧11.012.212.310.213.011.6外侧10.58.38.29.16.311.2

由表2可以看出：最高击穿电压为13.3 kV ，最低击穿电压为6.0 kV ，2个试品的6个试验点内侧击穿电压普遍高于外侧击穿电压，内外侧的环氧树脂绝缘层并不均匀，最高击穿电压是最低击穿电压的将近2倍。电抗器每个单卷由多组铝单丝导线卷绕而成，铝单丝之间绝缘。电抗器每个单卷内外侧为环氧树脂浇注层，经测量，样品切面环氧树脂层厚度为1～3 mm，浇注层表面存在不平整现象。

2.3综合判断

根据该变电站基本情况、现场检查情况、各项诊断试验、解剖情况等，对该站故障电抗器故障的原因进行深入分析。

a. 设备积污方面。设备发生故障为寒冷的冬季，由于该电抗器运行时有较大的电流通过，本体温度相对于周围的环境较高，且整体为开放式，一些较大的鸟类为躲避寒冷，易于落在电抗器绕组绕组的上部取暖，因此会有较大量的鸟粪落在电抗器内部绕组绕组的表面。鸟粪一般含盐量较高可视为导体，并可能形成较长的通道甚至贯穿。由于电抗器外绝缘表面存在鸟屎等污物，污物的存在使电抗器表面发生畸变，外界环境如高湿度空气的出现，使设备开始出现放电点，一开始几个放电点是孤立的，加上鸟屎等污物的促进作用，使放电点沿着绕组表面开始向上爬电，使放电点的点位向上引，接近另一个薄弱点或放电点，当绕组沿面距离不足以承受两点之间的电位差时，两点之间便出现沿面弧闪，弧闪的热量及能量使绕组外绝缘碳化，碳化的粉尘在狭窄风道内气体压力下向上下两端扩张，最终造成设备纵向贯穿性拉弧，造成设备故障[3-4]。而事实上由解剖情况来看，鸟粪的情况比预想的要严重，有多条一次性的贯穿性的鸟粪通道。电抗器绕组沿面发生电弧烧蚀，及较多的击穿孔洞，该结果与现场情况较为一致。

b. 设备工艺方面。电抗器各层绕组采用两股导线分级并绕，直接因绝缘瑕疵出现真正意义上的匝间短路几乎不可能，只能出现股间短路。电抗器导线经过连续的无损探伤，一般来说可以排除金属毛刺的存在。此外，在绕组导线制作过程中，绝缘绕包机上安装有火花试验仪，火花试验仪在导线进行过程中连续不断地施加6 kV试验电压，对导线的绝缘层进行了绝缘水平检测，导线绝缘破损、缺层的可能性应当排除在外。但通过故障电抗器样品绝缘试验可知：该电抗器环氧树脂层绝缘强度从6.0 kV到13.3 kV分布不均，环氧树脂层薄厚不均，薄弱部分也是发生绝缘故障的一个原因[5]。

3处理措施

a. 对鸟害严重地区，电抗器配备防鸟装置，阻断鸟类进入电抗器的通路，防止鸟类在电抗器上筑巢，减少鸟粪的产生[6]；加强巡检力度，利用停电检修有序巡视内部污秽状况，在必要时采取停电清洁的措施。

b. 建议厂家改良电抗器制作工艺，加厚环氧树脂绝缘层，使绝缘层薄厚均匀，绝缘强度一致。

4结束语

干式空心并联电抗器能有效补偿电力系统输电线路容性电流，提高功率因数，抑制过高的工频过电压和过电流，是电力系统中必不可少的设备。但干式空心并联电抗器由于本身的工艺缺陷、运行环境影响等问题频繁发生各种绝缘故障，给电

网的安全、稳定运行带来一定威胁。目前，通过加强设备积污治理，在运电抗器贯穿性绝缘故障率得到有效控制。电抗器制造工艺不良也是造成该次故障的重要因素，厂家应提高制作工艺、改良不合理的设计、严把质量关。

参考文献：

[1]刘振亚.特高压交直流电网[M].北京:中国电力出版社,2013.

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

[3]徐荣华.主变压器及电抗器[M]. 北京:中国电力出版社,2004.

[4]李胜川,崔文军,于在明,等.500 kV 变电站干式并联电抗器故障分析与建议[J].变压器,2010,47(10)：69-73.

[5]顺特电气有限公司编著.树脂浇注干式变压器和电抗器[M].北京:中国电力出版社,2005.

[6]周泽存.高电压技术[M]. 2版.北京:中国电力出版社,2004.

本文责任编辑：杨秀敏

Cause Analysis and Solution on Dry-type Air Core Shunt Reactor Insulation Fault

Li Suya,Li Xinzhe,Dong Yanwei,Ma Chunxiao,Meng Zhengzheng,Liu Chuanghua,Liu Mei

(State Grid Tianjin Electric Power Research Institute,Tianjin 300384,China)

Abstract:Through the integral testing and collapsing analysis,it is pointed that the reducing of surface insulation because of a large number of birds droppings' attaching to the surface of ventilating duct between interlayer and the weakness of insulating layer are the main reasons of 66kV dry-type air core shunt reactor penetrability insulation fault in 500kV transformer substation.On this basis,solutions have been proposed, which have a certain significance to solve the penetrability insulation fault of dry-type air core shunt reactor.

Key words:shunt reactor;pack;pollution accumulation;penetrability insulation fault

收稿日期：2015-12-03

作者简介：李苏雅(1986-)，女，研究生。研究方向为电压无功设备管理和技术。

中图分类号：TM86

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2016)03-0048-02