干式空心电抗器的安全运行及检修

南方电网玉溪供电局 王庸道 罗康顺 何杰 谢辑 阮昱川

0 引言

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、阻波等作用。干式空心电抗器由于其独特的结构和特点，容易发生局部电弧放电及绝缘损坏、匝间短路等故障，进而影响电网的稳定运行[1]。

1 干式空心电抗器

1.1 干式空心电抗器的结构

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，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[2]。干式空心电抗器由多个绕组封装构成，并与相邻两个间隔器之间的冷却通道并联，每个绕组封装由多个并联的绕组层组成，如图1所示。

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，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。

图1 干式空心电抗器的结构

2 干式空心电抗器总体运行情况及故障原因分析

干式空心电抗器多为户外运行，多种因素影响其安全可靠性。经过对实际应用中电抗器容易发生的故障类型进行统计，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[3]。

2.1 干抗叠装引起运行温度过高

干抗叠装具有可以大幅度减少安装占地面积的优点，但由于干抗运行过程中会产生大量热量，如采取三相叠装的安装方式，干抗的散热通风面积也会大幅度减少。而且由于热量的扩散路径主要是往上方扩散，干抗三相叠装会对干抗顶部安装的一相造成热量累积效应。

经实际测量，顶部的累积热量可以达到90℃以上的温度，干抗长期在高温环境中运行会导致匝间绝缘材料快速老化、性能下降，甚至于绝缘涂层开裂。在这种情况下，如果再加上一些外部条件因素，如下雨，就会导致干抗绕组线圈匝间短路，进一步引发内部过热起火。

2.2 干抗投入过程的电流冲击造成绝缘损伤

在缺陷的统计过程中发现，干抗发生缺陷有很大比例集中在设备投运的10分钟以内。深入分析发现主因如下：干抗是无功补偿设备、且设备容量普遍较大，在合闸瞬间会有较大的电流通过。由于干抗是线圈绕制设备，瞬间的大电流导通必然产生相应的电动力。如果干抗线圈的结构强度不足，电动力的作用会造成线圈结构受到不同程度的冲击，从而导致干抗绕组绝缘材料的开裂或匝间短路，进一步引发内部过热起火。

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 干式空心电抗器故障缺陷防护措施

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

电抗器安装应首先检查其周围环境，确保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 干式空心电抗器的检修维护与建议

电力系统自应用干式空心电抗器以来，普遍认为其是免维护的，每年仅检测直流电阻、电抗等项目，但其在运行中可能因自身或自然因素而产生缺陷，甚至是致命性缺陷，因而挂网电抗器定期的停电检查与维护是十分必要的。

4.1 外观维护

主要包括引出线、表面涂层、防雨帽渗水等方面内容。目测和手触方法检查电抗器引出导线是否有损伤断裂、与汇流排焊接是否良好。若发现引线断裂或焊接不良应及时焊接，否则将会引起其他相邻支路过负荷而影响产品寿命。采用喷水分级法检查电抗器表面防污闪涂层的憎水性能，若憎水性下降至不高于HC5级，或发现有放电现象，说明涂层已失效，应立即重新喷涂防污闪涂料，在喷涂前须彻底清除碳化物。

图2 电抗器主体上部示意图

4.2 紧固件维护

图2是电抗器线圈上部结构示意图，其中用螺栓连接的部位有：防雨帽、防雨隔栅、长短支撑等。若这些部位的紧固螺栓脱落，将掉入电抗器风道，直接影响安全运行，是重点检查对象。

目测及手触检查螺栓的紧固情况，如果发现螺栓松动，应涂抹螺纹锁固剂再紧固；若出线端子螺栓松动或接触不良时，应抛光导电接触面，并均匀涂抹一薄层导电膏再紧固。

4.3 风道维护

风道是空心电抗器主要的散热面，其空间狭小，自洁能力比内外表面差，易藏污纳垢，而且不易观察污秽状况，多起电抗器故障与风道表面污秽有关，因而将风道检查列为专项维护内容[4]。

4.4 维护建议

目前，国内外在干式空心电抗器运行维护方面都处于起步阶段，没有形成成熟的规章制度，应注意以下几方面。

维护周期：我国各地区的环境等级、电网运行状况千差万别，电抗器的维护周期也应加以区别，做到既经济实用，又可排除隐患。建议并联电抗器，每年进行检查维护。

内风道防护：通过清除风道污秽，可在一定程度上缓解污湿放电，却不能保证完全避免，而防污闪涂层却可很好地解决此问题。建议并联电抗器及其他大容量电抗器内风道需喷涂防污闪涂料。

防鸟害装置：鸟类易于在电抗器上搭窝，所用柴草等杂物容易落入风道，同时鸟类所排粪便，几乎贯穿电抗器纵绝缘，造成安全隐患。建议在鸟害严重地区的电抗器要加装防鸟装置。

5 结语

作为电力系统一次设备的关键元件，干式空心电抗器的安全运行至关重要，应对其运行维护及故障的预防足够重视，能够有效降低缺陷率，促进干式空心电抗器运行可靠性的提高，保障电网的安全运行。