干式空心电抗器故障及解决方法

文/赵俊盟

干式空心电抗器故障及解决方法

文/赵俊盟

在目前电力系统电抗器应用中，干式空心电抗器的应用最为广泛，本文研究其独特的结构及其特点，分析干式空心电抗器实际使用过程中经常发生的故障及原因，并提出了相应的防护措施。

干式空心电抗器 故障 运行维护策略

电抗器是电力系统中的重要设备，起到补偿杂散容性电流、限制合闸涌流、限制短路电流、滤波、阻波等租用。在目前的电力系统中，电抗器的应用非常广泛，在电抗器的类型中，干式空心电抗器的使用占一半以上，但是由于干式空心电抗器其独特的结构和特点，使其容易发生局部电弧放电及绝缘损坏、匝间短路等故障，运行电网的稳定运行，所以本文分析干式空心电抗器的常见故障和原因，研究常见故障的防护措施，具有重要的意义。

1 干式空心电抗器

1.1 干式空心电抗器的结构

电抗器按照结构和冷却介质的不同分为干式空心、干式铁心、干式半铁心及油浸式电抗器等，目前国内大多数35kV及以下的电容器组用串联电抗器采用的是干式空心电抗器，干式空心电抗器由电抗器本体和绝缘支撑件组成，电抗器本体由同轴圆筒型包封、撑条、星型支架组成，其中包封是由不同规格的铝导线或铜导线绕制而成的并联线圈构成，为了降低线圈间的涡流损耗，每个包封里的线圈匝和线圈外部均使用玻璃纤维丝或聚酯薄膜材料制成的匝绝缘进行包裹，包封的整体绝缘为浸有环氧树脂的玻璃丝；包封之间使用玻璃丝制成的通风道撑条进行分隔，起到绝缘和散热的作用；包封的上下两端由采用拉纱方式固定的铝制星型支架固定，包封的首末端出线就分别焊接在星型支架的接线臂上。通常电抗器的外表需要涂覆绝缘漆和耐火材料，且要进行RTV喷涂以防止紫外线对其进行破坏。

1.2 干式空心电抗器的特点

干式空心电抗器采用的是干式无油结构，属于免维护结构，比较适合用于户外，而且其采用空心结构，可以避免电抗器饱和，具备较好的线性特征，除此之外还具有噪音小、防爆等优点，目前在电网中的应用非常广泛。但是由于其工作环境大多在户外，长期遭受日晒雨淋等恶劣天气的影响，使其老化速度加快，发生故障的几率增加，而且其结构比较简单，利用空气进行散热，对其进行状态监控的难度较大，所以无法对其故障进行提前预测，另外干式空心电抗器的漏抗比较大，对周围的电气设备影响较大，所以通常要求其周围不能设置导磁设备等。

2 干式空心电抗器的故障原因分析

正是由于通常情况下干式空心电抗器的工作环境都较为复杂，使之发生故障的概率增加，而且由于电抗器的制造门槛较低，生产制造电抗器的厂家数量多且生产水平参差不齐，所用材料也相差较大，容易导致电抗器出现质量问题。经过对实际应用中电抗器容易发生的故障类型进行统计可得，干式空心电抗器常见的故障主要有局部过热、匝间绝缘损坏、漏磁等问题导致的周围金属构件、接地网、高压柜内接线端子损耗和发热等故障。

2.1 温升的影响

电抗器的主要热源为包封内线圈绕组的涡流损耗和线圈电阻损耗两部分，这两部分的损耗越大，产生的热量就越大，导致电抗器的温升就越高，而温升是衡量电抗器质量和运行寿命的重要指标，温升过高会使电抗器的绝缘材料老化速度加快，从而降低其绝缘性能，缩短其使用寿命。而影响温升的因素主要是导线本身的电阻以及接线端子与绕组焊接处的焊接质量等问题引起的附件电阻，除此之外还与电抗器线圈绕制过程中松紧度的不同引起的绕组电阻的变化有关。

2.2 沿面放电和匝间短路的影响

干式空心电抗器的绝缘层的材料大多是环氧树脂，其固化性能的好坏直接影响绝缘层的使用寿命，而其固化性能又与固化剂、促进剂和环境等因素有关，如果绝缘层的固化性能较差，则会使电抗器在外界恶劣的环境以及电抗器局部过热等状况下容易发生粉化、皱裂、融化形成内部空泡等现象，从而导致绝缘层的损坏而发生匝间短路的问题。

另外，电抗器表面的杂物沉积受潮会使表面的泄漏电流增大产生热量，热量会使绝缘表面局部干燥，造成电阻增大起因小范围内的局部电弧，如果干区被电弧桥络，而泄漏电流突然增加，就会导致大面积的电弧闪络而产生沿面树状放电，发展下去则可能产生大量的热，破坏绝缘层使匝间短路。

2.3 漏磁的影响

由于干式空心电抗器是属于无心结构，内部存在较大的磁场，一旦周围的导磁材料形成闭合回路则会使磁场内导体的涡流损耗增大，导致其局部过热而对电抗器的绝缘层造成损害，还会改变电位分布，影响电抗器的正常运行。

3 干式空心电抗器日常维护及措施

3.1 温升的防范措施

防范温升的措施主要有：提高焊接质量，加强运行维护和电阻测试工作；提高包封上部的散热性能；绝缘材料应选取具有良好耐热性能的材料；合理设计电抗器的温升裕度。

3.2 沿面放电和匝间短路的防护措施

为了防止沿面放电和匝间短路现象的发生，首先应加强电抗器的日常巡查管理，保持电抗器表面的清洁干燥，确保绝缘材料的完整度；其次要增设高阻带，减少并阻截泄漏电流；最后可采取涂刷憎水涂料的措施，防止电抗器表面受潮。

3.3 漏磁的防护措施

在电抗器安装是应首先检查其安装位置的周围环境，确保其周围无接地网或其他金属闭环构件；其次在安装过程中应保持环境的清洁干燥，避免环路的产生；最后应避免使用金属网状或环状的防护装置。

4 结语

干式空心电抗器是电力系统中应用最为广泛的电抗器类型，在其实际的应用中，经常会发生绝缘层破损、匝间短路等故障，对其故障的原因进行分析得知，影响此类故障发生的因素主要有温升、周围环境漏磁现象、绝缘层的质量、电抗器表面的清洁度和干燥度等，所以针对这些因素，应选取具有较高综合性能的绝缘材料，电抗器的制造中提高其焊接质量，电抗的安装中避免其周围环境的漏磁现象，电抗器的后期使用维护期间应加强日常巡查工作，保持电抗器表面的干燥清洁，并检查绝缘层的损坏程度，对于影响使用的绝缘层及其他部件应及时更换，保证电抗器的正常运行。

[1]李德超.干式空心电抗器故障原因分析及处理措施[J].电力电容器与无功补偿,2014,35(06)：86-90.

[2]王贵山,李应宏,杨盛杰.干式空心电抗器故障及运维策略分析[J].电力电容器与无功补偿,2015,36(06)：82-85.

作者单位 许继变压器有限公司 河南省许昌市461000