高压并联电抗器带电检测异常分析

乔小冬，韩 铎

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，内蒙古 通辽028000）

0 引言

线路并联电抗器可以补偿线路的容性充电电流，限制系统电压升高和操作过电压的产生，是交流线路不可缺少的设备。作为大型充油设备，其内部气体含量可作为日常巡视的重要内容，当发现气体含量升高时应及时进行检查处理，必要时进行停电解体，寻找故障点。本文以某变电站高压并联电抗器（以下简称高抗）C2H2体积分数突升故障为例，通过排查确定故障原因，并提出建议，为类似故障分析提供参考。

1 设备概况

A站Ⅰ线L2相高抗为特变电工衡阳变压器有限公司生产，型号为BKD-240000/1100，2014-12-19投运，设计参数见表1。

表1 A站Ⅰ线V相高抗设计参数

2 故障现象

2020-02-26，A站Ⅰ线L2相高抗离线C2H2体积分数为3.71×10-6，与1月13日1.16×10-6相比存在突变，同时在线油色谱监测仪显示C2H2体积分数由1.8×10-6突增至3.4×10-6。当日进行带电检测，结果表明，A站Ⅰ线高抗V相内部有异常连续局放信号，呈现悬浮放电、绝缘缺陷两种特征。定位分析放电源位于高抗X柱上部，距高抗北2.14±0.20 m、距东1.08±0.20 m、距底座高3.13±0.30 m的区域。

3 故障排查

检查A站Ⅰ线高抗V相外观正常，瓦斯继电器未见明显气体。最近一次停电检修时间为2019-09-12，停电例行试验各项数据正常。

3.1 油色谱跟踪情况

3.1.1 离线油色谱跟踪

2020-02-26，A站Ⅰ线高抗V相C2H2体积分数突升至3.4×10-6后，开展离线色谱检测，C2H2体积分数为4.45×10-6，2月25日检测值为1.7×10-6。一天内C2H2体积分数明显增长，其他烃类特征气体小幅度增长，H2、CO、CO2未见明显变化（见表2）。

表2 A站Ⅰ线高抗V相离线气体体积分数 10-6

根据DL/T 722—2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》三比值法进行分析判断[1]，2月28日及之前C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6比值编码为1、0、0，故障类型为电弧放电兼过热。2月29日随着C2H2体积分数的进一步增长，三比值编码变化为2、0、0，故障类型为低能放电。

根据2020-02-29和2020-01-13检测数据计算，总烃绝对产气率26.85 mL/天，大于注意值12 mL/天；相对产气速率58.43%，大于注意值10%要求[1]。从上、中、下部位油色谱C2H2体积分数可知，上部最高、下部其次、中部最低，结合高抗内部油循环特征，初步判断高抗内部异常产气部位位于上部。

3.1.2 在线油色谱跟踪

从2020-02-26开始，在线C2H2体积分数及增长速度明显增加，截至29日13：00，C2H2体积分数增至10.4×10-6，H2体积分数也有明显上升，与离线检测结果不同。

3.2 高频局放检测

利用PDcheck高频局放检测仪对A站Ⅰ线高抗V相进行高频局放检测，发现高抗器身1（X柱）、器身2（B柱）的铁心和夹件均有明显的高频局放信号（见图1），且具有相位特征，信号相位分布在工频一、三象限，从图2可看到器身1夹件高频电流脉冲时域波形具有陡峭的上升沿和振荡衰减过程以及单脉冲为3~20 MHz的连续频谱分布。按信号强度大小有器身1夹件>器身1铁心＞器身2铁心、夹件，初步判断该高频局放信号源位于器身1夹件或与夹件相连的部件上。

图1 铁心、夹件高频局放检测图谱

图2 器身1夹件高频局放波形检测图谱

通过重症监护系统检测到高频局放信号PRPD图谱同时呈现悬浮放电、绝缘缺陷两种特征，且悬浮放电信号幅值明显高于绝缘缺陷信号，和累积的PRPD图谱（见图3）结果一致。

图3 高频PRPD图谱特征

3.3 特高频局放检测与定位

3.3.1 特高频局放检测情况

利用EC4000局放仪对高抗进行特高频局放检测[2]，传感器置于高抗油箱上部盖板与油箱本体连接的缝隙处，检测图谱如图4所示。可以看到，局放仪各通道同时检测到异常局放信号，当高抗器身上的特高频传感器检测到异常局放信号时，背景传感器并无类似信号出现；改变特高频传感器的朝向，发现传感器远离或背向高抗油箱上盖板与油箱本体连接缝隙时，异常特高频信号明显减弱，说明异常局放信号来自高抗内部。特高频信号PRPD累积图谱（见图5）同时呈现悬浮放电、绝缘缺陷两种特征，与高频放电信号图谱特征一致，推测造成C2H2体积分数快速增长的主要原因倾向于悬浮电位导致的局部放电，可能是高抗内部存在接触不良或不同电位部件间存在触碰[3-14]。

图4 现场特高频局放检测图谱

图5 特高频PRPD图谱特征

3.3.2 特高频局放定位

为了进一步确定放电源位置，利用高速示波器进行特高频定位检测。在高抗器身上同时布置多路特高频传感器，通过各路特高频传感器之间的相对时差来确定信号源的具体位置。综合传感器的定位结果，确定特高频信号源位于距高抗底座高度3.13±0.30 m、距高抗东侧壁1.08±0.20 m、距高抗北侧2.14±0.20 m的位置。

3.4 超声波局放检测

采用Pocket AE多功能局放巡检仪对A站Ⅰ线高抗V相进行检测，检测图谱如图6所示。可以看出，在高抗东侧中部油箱壁检测到的超声特征指数集中在10 ms和20 ms处，2次放电脉冲间隔时间为10 ms，特征指数在100 Hz以下具有相关性。

图6 超声波放电检测图谱

3.5 红外热成像检测

对A站Ⅰ线高抗V相进行红外热成像检测，未发现高抗本体及附件存在温度异常情况。

4 原因分析

根据厂家提供的高抗结构等相关资料，综合高频、特高频信号的检测和定位结果，放电源应位于图7中的红色圈的区域所示的范围内。

图7 高抗设备内部俯视图

经分析，认为A站Ⅰ线高抗V相异常原因可能为：X柱上部夹件或与其相连接部件如均压帽、紧固件等发生触碰、松动引起悬浮放电；地屏铜带发生局部断裂或褶皱产生悬浮、绝缘类放电[15-16]。

5 防范措施

根据目前离线油色谱数据的增长趋势，在近期高抗运行期间应密切跟踪油色谱在线监测各组分含量、重症监护系统局放信号的放电幅值、频次的变化趋势，每日至少进行两次离线油色谱检测，并根据跟踪情况动态调整监测策略。

如果局放信号保持目前幅值和持续不间断状态，且C2H2体积分数超过10×10-6或日增长量大于2.5×10-6，应尽快停电更换处理[17-19]。

6 建议

本文分析了一例高压并联电抗器的典型局放故障，根据局放信号类型、定位位置和油色谱各组分的变化情况，通过局放检查分析得出高压并联电抗器内部异常原因。结合试验过程、现象分析及返厂检查结果，对此类电抗器异常分析过程提出如下建议。

（1）局放试验中的全程录像对分析放电发展过程非常重要，对于持续时间不长但放电脉冲幅值较大的单个放电量不能忽略。

（2）分析放电发展过程中各测点间的放电量，有益于判断起始放电部位和放电发展过程。

（3）应重视夹件或连接部件、地屏铜带的纵向放电现象，这类放电对绕组绝缘的危害较大。