分析35kV串联电抗器着火原因及预防措施

陈 懿 杨 鑫 唐家萍 黄佳林

（国网上海电力公司超高压分公司）

0 引言

500kV 超高压变电站一般采用低压侧并联电容器组，为系统提供无功功率，抬高电压的作用［1］。而为了有效抑制电容器合闸涌流，以及抑制高次谐波，在并联电容器组回路中串联电抗器［2］。串联电抗器一般为干式，安装于户外，所处环境较为恶劣，常年遭受风吹雨淋以及鸟害。在夏季电容器频切时，串抗着火烧毁事件频发［3-5］。户外串抗着火时，无有效监测手段，存在着火无法及时发现并熄灭的隐患，危害整个变电站的安全。

基于以上原因，本文从串联电抗器接线方式、着火时保护动作情况展开分析，制定着火时处理方案，并提出针对性的预防和应对措施，降低串抗着火率，帮助及时发现串抗着火，将故障控制在最小范围内，对串联电抗器的运维管理有着借鉴意义。

1 接线方式

在国内500kV 变电站主变低压侧安装的35kV 并联电容器装置多数采用框架式电容器组，其串联电抗器采用干式空芯电抗器，串联电抗器几乎全部装设于电源侧（前置）［1］，故本文主要以此种类型展开探讨。

串抗前置式接线方式中根据电容器开关位置还有以下两种情况，见图1 所示：（a）开关位于串抗后侧，即自35kV 母线至电容器方向设备依此为电容器母线闸刀→串抗→电容器开关→流变→电容器组、避雷器、放电线圈。（b）开关位于串抗前侧，即自35kV 母线至电容器方向设备依此为电容器母线闸刀→电容器开关→流变→电容器闸刀→串抗→电容器组、避雷器、放电线圈。两种接线方式均能实现串联电抗器的主要的功能，但不同接线方式，在串抗着火时，保护动作情况不同，故障切除影响不同。另外，有些站主变35kV侧无总开关。

图1 35kV串联电抗器接线方式

2 保护动作情况

由于500kV 变电站的35kV 系统为不接地系统，发生单相接地时，故障点电流为所有线路的接地电容之和，电流值较小，而且三相之间线电压仍对称，所以在串抗在仅单相着火时，保护不动作，无开关跳闸。

由单相着火发展为相间故障或者多相着火时，保护动作情况如下：对于图1 中（a）开关后置式接线方式，故障电流不经过电容器流变，经过主变35kV流变，因此由主变低压侧后备保护动作，跳开35kV总开关，切除故障；对于图1 中（b）开关前置式接线方式，故障电流流经电容器流变和主变35kV流变，但是电容器过流保护动作时限段，先动作，跳开电容器断路器，切除故障。

对于图1 中（a）类接线方式即使电容器开关跳闸也无法切除故障，同时考虑保护动作级差情况，主变后备保护动作切除故障较电容器保护动作时间长。而且对于主变低压侧没有总开关的情况下，低压侧后备保护动作后会直接跳开高中压侧，使主变失电，造成事故影响扩大，故不建议采用此种接线方式。

3 串抗着火处理方案

3.1 处理原则

确认着火后，退出受影响无功设备的AVC 功能，开关未断开的立即拉开，在着火设备至少转为冷备用最好是检修状态后，再进行灭火。灭火时注意与带电设备的安全距离，若会影响到邻近设备，将设备陪停。若有消防人员到场，要告知设备带电情况，保证人员和设备安全，严禁扩大事故。

3.2 处理步骤

以图1 中（a）中接线方式下单相着火为例，阐述处理过程：

（1）当运行组发现有低压开关跳闸或者35kV 母线电压异常时，立即派人前往现场，并利用遥视查看该段母线范围内的设备。发现有X串抗处冒烟，立即退35kV 该段无功设备AVC，拉开对应主变35kV 开关。简单汇报相关调度与领导。

（2）维操组人员到达现场后检查相应一次二次设备情况，详细汇报相关调度与领导。时间允许情况下，应先将该段上站用电进行调整。火势较大时，应立即拨打119。

（3）根据相关指令，现场迅速组织人员，隔离故障，立即将相关设备改为检修。若时间紧迫火势较大，至少要在冷备用状态下进行处理。灭火时若会影响到邻近设备，应将设备陪停。做好安全措施，考量安全、合适的灭火方案后，对失火设备进行灭火。注意与周围临近设备的带电距离。

（4）串联电抗器为干式电抗器，非注油类设备，可采用距离最近的消火栓取水灭火，具体步骤：1）从就近水带箱内取出水袋，1 人拿着水带一端迅速拖往着火串抗处。2）另一人迅速将水带接头与消火栓进行连接。3）开水灭火前检查水带应无缠绕、畅通。4）消火栓一端的人员缓慢打开阀门进行放水，注意开阀方向为逆时针方向，消火栓顶端有标明方向。5）打开阀门的幅度一定要小，防止水注射向相邻运行设备，造成触电。慢慢调整，直到水流大小合适为止。6）明火覆灭后，要持续浇水降温，防止复燃。

火势较大，运维人员无法处理，应待专业消防人员到达现场进行灭火，并告知带电位置，注意事项，保障安全。

（5）灭火成功后，在调度命令下恢复正常设备的运行，即将对应主变35kV 开关改运行，恢复站用电正常接线，以及35kV 三段上其他无功设备AVC。布置好安全措施后，由专业人员对串抗进行维修与更换。

针对图1 中（b）类接线方式，处理方法上不同之处在于，只需要拉开着火串抗的电容器开关即可，不涉及到该段母线上其他无功设备、主变低压开关和站用电，其余步骤类似。对于图1 中（a）类接线方式，主变低压侧没有总开关的情况下，需要拉开主变的中高压侧，巡检范围也有所增大，其余步骤类似。

4 建议措施

串联电抗器位于户外，虽然有防雨罩，但是在强风尤其台风天气，其内部还是会受潮，此外，鸟害也会造成金属物落入干抗内部，导致在高电压下其磁场不均匀产生畸变，使得绝缘受到损坏。一般电抗器着火都是由匝间短路发展而来。

4.1 预防措施

为了保障串联电抗器安全运行，避免发生事故，提出了以下几点建议措施。

（1）做好日常巡视：在各类巡视中，应加强干式电抗器外观检查和红外测温工作，对干抗有条件应采用多角度测温。在连续降雨或晴雨交替天气后，对于户外运行干式电抗器，应增加一次特巡并进行红外检测、紫外检测，并保留相关图谱记录。

（2）加强驱鸟防鸟措施：给干式串抗加装防鸟装置，防止鸟类活动造成的设备隐患。日常巡视过程中，注意观察是否有鸟类筑巢现象，及时清理鸟窝，避免金属物落入。

（3）定期维护：定期清理电抗器上的污物，每3-5 年定期进行防污闪及绝缘材料喷涂，保证绝缘良好。

4.2 应对措施

为了及时发现电抗器着火以及降低故障影响范围，提出以下几点建议措施：

（1）投入后及时检查：AVC 投入后，运行组应在自动化后台检查确认开关状态和信号是否正常。5-30 分钟内安排人员到现场检查干式电抗器外观及测温。

（2）更改接线方式：对于（a）类接线方式站点，在有条件情况下，更改为（b）类。新建变电站建议以（b）类接线方式为主。着火时，缩短保护跳闸范围，减小事故影响。

（3）设置串抗端电压保护：利用伏安特性，在串抗的两端上跨接专用电压互感器，得到实时的端电压U，若匝间短路，其值必定会降低。当电压降低到限定值时（如70%的端电压），保护动作切除故障。

（4）设置温烟报警装置：利用串抗匝间短路时本体温度快速上升、以及着火初期大量烟尘的特性，在其顶部加装温度或烟尘传感器，当故障发生时，发出告警提醒运行人员或者直接作用于跳闸。

5 结束语

串联电抗器在抑制合闸涌流和谐波上有着重要作用，但由于其恶劣的运行环境，导致着火事件时有发生，影响电网稳定，为此有必要展开着火事故研究。本文从接线方式进行分析，对比了电抗器与开关位置不同时的保护动作情况，并得到无论何种接线方式在仅为单相着火时，无保护跳开开关，使电抗器断电。接着制定了串抗着火时，运维人员应急处理的原则及详细步骤，到达迅速灭火保障系统稳定。最后从预防措施以及应对措施两个方面提出建议，将电抗器着火的可能性和危害性降到最低，为设备的运维管理提供有力参考。