近年來干式空心電抗器損壞頻繁⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，從損壞發生時間段上分析✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，多為運行時間不長的設備ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。研究人員結合多起干式空心電抗損壞案例♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，對損壞的現象及原因進行了分析❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，提出了措施❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。

干式電抗器在電網中使用較普遍⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。空心電抗優點是不會產生磁飽和問題㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，缺點是在運行中設備周圍的磁場比較強ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、周圍金屬易產生渦流和形成環流及產生電磁干擾⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ、占用空間較大等❣❦❧♡۵，適合室外使用☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。

近年來☾☽❄☃，干式電抗器在使用中損壞較多㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，也多見報道ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。本文將結合多起干式空心并聯電抗器損壞實例⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，對損壞的原因進行分析❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，并提出了防范措施웃유ღ♋♂。

1 案例

案例1

某500kV變電站某日下午15點左右♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，變電站值班員在巡視中發現35kV 1號主變2號電抗器B相基座上熔有銀白色金屬㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，防雨罩下表面有燒黑痕跡⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。此時電抗器還在運行中⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，查看電流ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ、電壓等情況⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，無明顯異常⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。

值班員立即報告調度♀☿☼☀☁☂☄，經許可后將該電抗器轉為冷備用狀態❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。經檢查為電抗上部調匝環燒毀❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，經返廠后修復❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。該設備為新投設備⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，投運時間1年左右❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。該電抗容量為20000kvar㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，額定電壓34.5kVⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。

案例2

某500kV變電站某日㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，35kV 1-2L低壓電抗器過流Ⅱ段保護動作跳開35kV 1-2L低壓電抗器斷路器⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。錄波圖顯示♀☿☼☀☁☂☄，故障后870ms過流II段動作三相跳閘✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。

35kV 1-2L低壓 電抗器A相上部防雨罩有煙熏痕跡⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，第1與第2包封間一氣道的引拔棒掉落地上⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ；A相電抗器下部靠內側第1✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴、第2包封間局部有過火較重⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，第3웃유ღ♋♂、第4包封端部局部過火⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，損傷較輕⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。

觀察燃燒嚴重的氣道內部웃유ღ♋♂，發現該氣道內第1包封與第2包封表面已經燒黑✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，其中第1包封表面向第2包封方向鼓出⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，鼓出位置約為第1包封軸向的中部位置♀☿☼☀☁☂☄；疑似第1包封中部位置存在故障①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。經解體后發現第1包封中部存在匝間放電斷線情況❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。

該組設備自投運至損壞運行時間共2個月❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，投運以來該組電抗最大運行電壓為38.23kVⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。

案例3

某500kV變電站3月1日00:12:54⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，35kV3號低壓電抗器II段過流動作(時限0.5s),該組干抗斷路器跳閘⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。避雷器未動作㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。該電抗器僅投運幾天即發生損壞ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。該電抗額定電壓為34.5/kV❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，容量為20000kvar✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。

案例 4

在連續發生多起 電抗器損壞后⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，對運行中的干式空心電抗進行了檢查ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。檢查中發現3起干式電抗器包封引出線外部斷線①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。外部斷線的電抗在運行中尚未發生任何異常⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，之后對斷線進行了補焊修復☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。

2 原因分析

干式空心電抗器的損壞原因主要有局部溫升過高㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦、匝間絕緣擊穿等①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。這些原因最終引起匝間短路形成閉合回路⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，在電磁感應作用下產生很大的環流☾☽❄☃，使鋁線溫度迅速升高并熔化（形成較大的熔洞或局部導線熔化）ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。若故障點在包封中⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，則會迅速產生火焰并向氣道兩側噴出✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，致使缺陷擴大使電抗器燒損❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。

材料質量及工藝控制原因

電抗器設計時웃유ღ♋♂，盡可能使導線與絕緣材料膨脹系數相近♀☿☼☀☁☂☄，避免產生絕緣開裂✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。通常選用鋁線而不選用銅線♀☿☼☀☁☂☄，是因為銅線膨脹系數與絕緣材料的相差較大✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，易開裂①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。空心電抗器采用鋁線進行繞制✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，鋁線可能存在起皮☾☽❄☃、夾渣✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥、毛刺等缺陷⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，或在繞制過程中引起鋁線損傷ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ；這些有可能引起運行中導線斷線ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、放電損傷匝間絕緣ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。

目前空心電抗繞制基本采用濕法繞制☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，即電磁線及玻璃纖維等絕緣填充材料經過未凝膠固化的環氧樹脂浸潤后一起繞制☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，完成后置入高溫烘爐進行固化ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。這種方法對環境的溫度⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ、濕度要求較高✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，繞制中控制不嚴容易吸潮及帶入雜質♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃。

若鋁線焊接質量不良♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，可引起包封局部溫度過高或斷線等①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。

設計裕度

因匝間絕緣強度足以承受2倍的過電壓❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，因此電抗器投切過程中產生的過電壓不是故障的原因㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。

運行中會存在電抗器在高于額定運行電壓下運行的情況（此電壓低于最高系統運行電壓）㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，此時若設計時導線的電流密度選的過大㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，將會使電抗器各包封溫升升高✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，引起整體發熱❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰；若存在異常熱點㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，將可能導致匝間絕緣損壞直至電抗器損壞㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。因此☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，制造廠應合理選擇設計裕度⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，避免在系統電壓較高下包封出現異常溫升而損傷絕緣情況發生①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。

斷線的原因

斷線的部位主要有包封外部引出線斷線與包封內部斷線☈⊙☉℃℉❅。包封外部斷線的原因主要有運輸㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂、安裝過程中導線被碰損或導線焊接質量不良引起⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓。包封內部斷線的原因可能為導線夾渣❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰、起皮✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，在運行中局部過熱而熔斷㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦；或導線匝間絕緣不良♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，在運行中匝間放電而使導線受損直至斷線⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。

因電抗器為多根導線并繞結構♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，斷線后電抗器各包封導線中的電流將重新分配☈⊙☉℃℉❅。根據制造廠的計算結果,斷線1根導線后❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，剩余導線中某根導線電流值將變為正常時的1.2倍✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，因發熱量與電流的平方成正比✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，則發熱量變為原來的1.44倍⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤；可見ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，斷線后個別包封將出現溫升異常升高⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。包封溫升異常升高后⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，將使匝間絕緣迅速劣化☈⊙☉℃℉❅，引發電抗損壞❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。

3 結論

1）從制造廠角度考慮⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ， 電抗器制造過程中應加強工藝控制☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，避免導線夾渣✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅、毛刺⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾、焊接質量不良等發生⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，合理設計電抗器溫升水平⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，從根本上杜絕電抗器損壞發生ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。

2）在運輸及安裝過程中ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，應特別關注各包封引出線及調匝環（若有）☾☽❄☃，避免誤碰引起導線或絕緣損傷♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃。

3）由于干式空心 電抗器為免維護設備①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，預防性試驗規程中對干式電抗器的試驗項目為：阻抗測量（必要時）♀☿☼☀☁☂☄、紅外測溫（1年或必要時）ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。目前,已要求定期開展干抗紅外測溫⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，但僅能測試到干抗外部包封溫度☈⊙☉℃℉❅，很難發現干抗內部包封的溫度異常情況✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。

4）目前①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，已要求定期開展直流電阻測試⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，判斷依據主要根據所測電阻值與出廠值的偏差推算并聯導線中是否存在斷線及斷線的根數☈⊙☉℃℉❅。結合制造廠的計算, 通常導線斷線1根直流電阻偏差接近1%♀☿☼☀☁☂☄；并結合縱向ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、橫向比較進行判斷☈⊙☉℃℉❅，以提高判斷的準確性⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。實踐證明❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，可有效發現斷線情況⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。

另外①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，在維護中需要加強電抗器外部引線斷線的檢查①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，發現斷線時應及時補焊①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯；并且還需要積極尋找其他更有效的電抗狀態檢測手段①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。

本文編自《電氣技術》❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，原文標題為“干式空心并聯電抗器多起損壞原因分析”ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，作者為王耀龍㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。

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