浅谈空心电抗器运行寿命影响因素

席国强

摘 要：本文分析了影响空心电抗器运行寿命的常见因素，着重研究了温升影响、匝间短路和沿面树状放电以及涡流损耗等几方面，而后提出了一些防范及处理措施。

关键词：空心电抗器；运行寿命；温升；匝间短路；沿面树状放电；涡流损耗；分析及对策

中图分类号：TM47 文献标识码：A

空心电抗器是一个无导磁材料的空心线圈，因其采用干式空心无铁芯结构，起始电压分布均匀、无液体介质（不产生渗漏）、无易燃忧患、没有铁心（不存在铁磁饱和）、电感恒定、线性度好、噪音小、抗短路电流能力强、维护简单、运行安全、性价比高，即可安装在户内，也可在户外，因而被广泛应用在电力系统中，是一种很重要的电力设备。因此，空心电抗器的运行寿命至关重要，电抗器本身若发生故障，包括绝缘烧损、局部电弧放电等故障，将会对电网构成了较大的危害。

1.常见因素分析

空心電抗器（以下简称“电抗器”）长时间处于户外的恶劣和高温的环境，会出现绝缘催化老化的情况，以致本身的绝缘性能及机械性能降低，运行寿命减少。本文分析了3个方面的常见因素。

1.1 温升影响

如图1所示，电抗器由上下星形架、多个包封、足量引拔条构成。每个包封由多层并绕结构的多根带有匝间绝缘的不同规格导线绕制而成；导线的首尾焊接在上下星形架组成的汇流排上；整个包封由玻璃纤维包绕而成，再滚浸液态环氧树脂，经高温固化，形成高强度的玻璃钢体。

在包封中，绝缘能够直接影响对换热条件。电抗器的主要热源来自于绕组的直流电阻、环流损耗和涡流损耗。对电抗器来讲，温升大小会受到热源强度的制约，热源强度越高热量越大，电抗器温升越高。若电抗器生产时在焊接接线端子、导线电阻以及绕组的时候，出现质量问题，会产生“附加电阻”，以及由于线轴配种、绕制速度的原因，使得绕组绕制引起了一定的松紧度，从而变化了“绕组电阻”。此外，能够对焊接电阻产生影响的还有焊缝金属裂纹、焊缝深度比以及焊接头设计。

1.2 匝间短路和沿面放电

空心电抗器是在中温或室温的条件下，固化成形的。很多因素都能够对其固化性能造成影响，包括环境、促进剂和固化剂。若没有好的固化效果，在一定物质的作用下，树脂中存在的键链以及低分子基因就会有水解的情况发生，并重新进行组合，以致绝缘的表面有皱裂以及粉化的情况发生，从而降低其表面性能。在不良的焊口以及局部过热的情形下，由于受到高温的影响，树脂就会流淌，固化后会有内部空泡形成，从而极易破坏匝间绝缘。电抗器的环氧树脂外绝缘是一种亲水性物质，在长期运行后，电抗器的表面会沉积比较多的污秽，非常容易受潮，受潮之后，就会增大其表面的泄露电流，从而产生大量热量。由于热量作用，会使绝缘的表面保持一种局部干燥的状态，在干燥区域，电阻会增大，从而引发局部的电弧出现。当电弧占据所有的干区，泄露电流会增大，进而引发大范围的电弧闪络。随着电弧不断发展合并，就会有沿面树状放电产生，增加匝中电流，产生更多热量，损坏线匝绝缘。

1.3 涡流损耗影响

空心电抗器磁路由电抗器线圈、电抗器上下端及四周的空气组成，以空气为主磁路，空气的磁导恒定，不存在饱和现象，但磁回路不闭合，磁场发散严重，在其周围有较强的磁场，处在其磁场范围内的导磁材料若形成闭合回路将产生一定数值的涡流损耗，不仅会使周围导体材料局部发热产生高温，也会增加电抗器有功损耗，同时若闭环回路导体所处的位置是轴向，也会增加电容器的电流，从而改变电抗器的磁场分布，影响电抗器的参数及正常运行。

2.处理措施

2.1 温升的处理措施

实践证明，工艺条件、产品结构设计、绝缘材料和运行环境均影响电抗器的使用寿命，因此可采取一定的措施避免温升造成的影响，主要有以下几点措施：（1）对工艺条件进行改善，提高焊接工艺水平，避免由于工艺条件不佳导致的焊接电阻及附加电阻问题，以减少热源；（2）选用匝间耐热等级高的导线，如H级；（3）选用耐热等级高的环氧树脂，如F级；（4）在考虑性价比的前提下，低温升、低电密、低损耗设计；（5）线圈尽量设计的矮胖些（外径稍大，高度稍矮），以改善线圈中部的散热；（6）若为户外安装，建议加装防雨罩；（7）定期对电抗器进行红外温升测量；（8）停电检修时仔细观察电抗器内外部线圈的颜色和平整情况，是否有异常液体流出，是否有引拔条走位等异常情况。

2.2 匝间短路和沿面放电的处理措施

为了避免电抗器匝间绝缘损坏，可以采取以下几项措施：（1）电抗器使用单位要强化管理在运设备的运行维护。在巡视时，要对瓷瓶的放电现象、电抗器外绝缘的破裂情况、有无异常响声进行检查并做好记录。同时，要定期进行除尘，防止沿面放电通道形成，增设高阻带，避免电流泄露，并阻截成若干段的电流；（2）对粉化和皱裂所带来的影响，应在第一时间进行处理，防止不可逆转的劣化形成，可通过砂纸对表面劣化的材料进行打磨；（3）可在电抗器线圈表面刷涂憎水性涂料，如此即便处于受潮条件下，也能够提高电抗器表面的电阻率。

2.3 涡流损耗的处理措施

可采取以下措施消除涡流损耗产生的影响：（1）对于那些难以避免的水泥构架以及地网中的闭环回路，要在安装以及设计勘查之前，对安装点是不是存在金属闭环的水泥构架以及含闭环的接地网进行检查。假如存在，就应满足空间上的防电磁感应要求；（2）在对其安装时，要保证所选的环境清洁且合适，避免环路的通道形成；（3）要避免使用铁磁性和网状的金属围栏，应选用不锈钢、铝合金网以及能够耐风化、耐寒、耐热的复合塑料网来取代。

结语

空心电抗器在电网中的应用比较普遍，由于受到电抗器的制作工艺、结构特点、现场安装、周围金属件的影响，容易产生较高温升、匝间短路、沿面放电以及涡流损耗等问题，从而对其正常运行产生影响，甚至还会有烧损的故障发生。本文分析了影响空心电抗器运行寿命的几方面因素，并提出了相应的措施，为生产制造和运行维护提供一定的参考。

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