一起500 kV线路高压电抗器故障分析

赵 婧

(国网黑龙江省电力有限公司伊春供电公司，黑龙江 伊春 153000)

0 引 言

高压电抗器是电力系统中的重要设备，通常接在高压线路末端与地之间，起到无功补偿的作用，当高压电抗器故障停运时，线路末端极易发生工频过电压，因此，高压电抗器的稳定运行对电力系统有着十分重要的作用。瓦斯继电器作为高压电抗器的保护装置，利用器身油受热分解所产生的热气流和热油流完成对电抗器的保护。现阶段在高压电抗器投运之后，其本体瓦斯继电器动作情况较多，因此对瓦斯继电器动作原因的分析与处理直接影响着高压电抗器的运行可靠性[1-2]。该文针对500 kV高压电抗器瓦斯继电器动作情况进行深入分析，提出两点防范措施，达到有效减少瓦斯继电器动作频次、提升电网运行可靠性的目的。

1 故障概况

某500 kV变电站高压并联电抗器于2000年11月29日投入运行，型号为BKD-50000/500。故障前500 kV系统、220 kV系统、66 kV系统及1号、2号主变压器正常运行，站用交流系统、直流系统、UPS不间断电源系统正常运行，高压电抗器油色谱在线监测装置故障停运。

2022年6月25日9时32分，某500 kV变电站线路B相高压电抗器重瓦斯动作，跳开本侧断路器后，保护装置启动远跳，跳开对侧断路器，线路B相高压电抗器发生故障，故障过程中保护装置正确动作。故障发生后，变电站值班员对现场进行检查，发现线路B相电抗器瓦斯继电器内有气体、本体呼吸器下方有少量油迹，未见其他异常。13时22分，值班员执行省调令将500 kV线路电抗器由热备用状态转为检修状态。

2 故障检查分析

2.1 故障设备试验分析

故障发生后，专业人员立即对500 kV线路B相高压电抗器进行全项例行电气试验，分别开展了油耐压及微水含量检测、油色谱分析、绕组直流电阻、绕组对地介损及电容量等高压局部放电试验。各项试验数据见表1～3。

表1 油耐压及微水试验数据

表2 油色谱试验数据

表3 高压试验数据

表1～3分别列出了该高压电抗器故障前后各项试验数据，通过对故障前后各项试验数据进行对比分析，发现故障后试品油中含水量明显升高，耐压值降低，表明高压电抗器有受潮迹象；电抗器本体及瓦斯继电器中故障特征气体增长明显[3-4]，含有大量的H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2，针对此现象，采用三比值法对特征气体含量进行分析，推断高压电抗器内部可能存在火花放电或电弧放电[5-6]；通过对高压电抗器开展一系列高压试验分析，发现各项数据均存在不同程度的异常，例如绕组直流电阻，故障后数值为故障前的2倍，初步判断高压电抗器内部绝缘有损坏，可能存在绕组断股，需要进一步进行现场检查[7]。

2.2 故障设备现场检查

对上述各项试验结果进行分析后，专业人员开展现场检查，对高压电抗器进行排油内检，没有直接找到设备故障点，但发现高压电抗器绕组上部、下部均有明显碳黑痕迹，并发现碳化物(见图1)，初步诊断电抗器内部存在绕组股间、匝间放电，造成绕组烧损。随后，将高压电抗器返厂进行全面解体检查，发现在500 kV高压电抗器导线出线左下方约10 cm处有一明显放电痕迹，线径烧损约50%，由此确定故障类型为绕组局部电弧放电，造成电磁线烧损[8]。

图1 电抗器绕组碳黑痕迹

3 故障原因分析及防范措施

3.1 故障原因分析

该高压电抗器运行年限超过20年，在2002年6月曾因总烃过高进行过现场吊罩检修，2002年7月检修后投入运行，再次出现总烃过高的情况，于同年8月返厂大修，同年10月再次投入运行至今。

故障当天天气良好，变电站内设备以及各条线路均无操作。故障发生现场，在本体呼吸器下方发现少量油迹，应为故障发生时产生的大量气体造成本体压力瞬间增大，油囊排气使呼吸器下方油杯内变压器油溢出。故障发生后，绝缘油色谱试验各项数值均有较大增长，微水含量增加，表明高压电抗器内部存在受潮迹象。通过对高压电抗器进行解体检查，发现高压B相导线附近油枕密封胶垫由于热胀冷缩、老化等原因导致密封不严，又因夏季多雨，雨水进入高压电抗器油枕后又逐渐渗透到其内部，在高压B相导线附近形成含水量较高的通道，由于最大电位梯度通常位于高压侧附近，所以在该处形成局部放电，进而造成绕组局部电弧放电，导致电磁线烧损形成多层断股。

3.2 故障防范措施

通过对该起500 kV线路高压电抗器进行故障分析，在后续工作中可从以下两点进行防范：一是缩短试验周期，通过对此次的试验数据进行对比发现，该台高压电抗器油色谱试验存在试验超周期问题，330 kV及以上高压电抗器的油色谱试验周期应为3个月，由于变电站的检修人员未按周期对油质进行检测，导致错过了发现高压电抗器内部问题的最佳时间；二是加强油色谱在线监测装置的运行维护，该高压电抗器配置了油色谱在线监测装置，经现场检查发现油色谱在线监测装置自2022年1月7日后再未采集数据，设备运维单位未及时对该装置进行检修，使得高压电抗器失去实时监测作用，致使高压电抗器运行异常问题未被及时发现。

5 结 语

通过油务试验、高压例行试验、诊断试验以及解体检查，确定了高压电抗器故障是由于该高压电抗器油枕密封胶垫密封不严导致在局部区域发生放电，造成绕组股间断股，故障瞬间产生大量气体造成重瓦斯动作。

变电站检修人员应加强对高压电抗器的巡维力度，严格按照检修试验规程进行相关试验，综合分析试验数据，及时发现异常并跟踪上报。同时要持续关注高压电抗器油色谱在线监测装置的数据采集情况，跟踪高压电抗器带电局部放电监测信号的变化趋势，监视高压电抗器的运行状态，确保并联电抗器安全稳定运行。