2021干式空心電抗器的運(yùn)行分析及故障處理措施

2021干式空心電抗器的運(yùn)行分

析及故障處理措施Securitytechnologyisanindustrythatusessecuritytechnologytoprovidesecurityservicestosociety.Systematicdesign,serviceandmanagement.（安全管理）單位：姓名：日期：編號(hào)：AQ-SN-0906

電力安全技術(shù)PowerSafetyTechnology電氣安全2021干式空心電抗器的運(yùn)行分析及故障處

理措施電力安全技術(shù)說(shuō)明：安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)為社會(huì)公眾提供一種安全服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。既然是一種產(chǎn)業(yè)，就要有產(chǎn)品的研制與開(kāi)發(fā)，就要有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工程的施工、服務(wù)和管理?？梢韵螺d修改后或直接打印使用。大容量干式空心電抗器是近幾年研制開(kāi)發(fā)的新型電抗器，它具有線性特性好、參數(shù)穩(wěn)定、防火性能好等特點(diǎn)，因此用量逐漸增加。并聯(lián)電抗器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，出現(xiàn)了不少的問(wèn)題，有的被迫停運(yùn)處理，有的逐漸演變成事故甚至設(shè)備燒毀。干式空心電抗器的運(yùn)行故障主要是由于線圈受潮、局部放電電虎局部過(guò)熱絕緣燒損等線匝間絕緣擊穿，以及漏磁造成周圍金屬構(gòu)架、接地網(wǎng)、高壓柜內(nèi)接線端子損耗和發(fā)熱等。2電抗器的作用在超高壓、大容量的電網(wǎng)中安裝一定數(shù)量感性的無(wú)功補(bǔ)償裝置（包括并聯(lián)電抗器和靜止無(wú)功補(bǔ)償器），其主要目的：一是補(bǔ)償容性電力安全技術(shù)IPowerSafetyTechnology電氣安全充電功率；二是在輕負(fù)荷時(shí)吸收無(wú)功功率，控制無(wú)功潮流，穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行電壓。各大電網(wǎng)均要求，在大中型變電站必須安裝電抗器來(lái)補(bǔ)償電容性的無(wú)功功率，做到就地補(bǔ)償，就地平衡，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3電抗器故障形成及處理措施3.1沿面樹(shù)枝狀放電和匝間短路的機(jī)理及處理措施電抗器在戶外的大氣條件下運(yùn)行一段時(shí)間后，其表面會(huì)有污物沉積，同時(shí)表面噴涂的絕緣材料也會(huì)出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，形成污層。在大霧或雨天，表面污層會(huì)受潮，導(dǎo)致表面泄漏電流增大，產(chǎn)生熱量。這使得表面電場(chǎng)集中區(qū)域的水分蒸發(fā)較快，造成表面部分區(qū)域出現(xiàn)干區(qū)，引起局部表面電阻改變。電流在該中斷處形成很小的局部電唬隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，電弧將發(fā)展并發(fā)生合并，在表面形成樹(shù)枝狀放電燒痕，形成沿面樹(shù)枝狀放電。由于絕大多數(shù)樹(shù)枝狀放電產(chǎn)生于電抗器端部表面與星狀板相接觸的區(qū)域11)o而匝間短路是樹(shù)枝狀放電的進(jìn)一步發(fā)展，即短路線匝中電流劇增，溫度升高到使線匝絕緣損壞并在高溫下導(dǎo)線熔化而形成。電力安全技術(shù)IPowerSafetyTechnology電氣安全為了確保戶外電抗器不發(fā)生樹(shù)枝狀放電和匝間短路故障，應(yīng)正確選用絕緣材料，改善工藝條件，提高工藝水平，改善工藝環(huán)境。保證電抗器的端絕緣、包封絕緣的整體性；絕緣膠應(yīng)保證與導(dǎo)線具有良好的親和性，在運(yùn)行條件和運(yùn)行環(huán)境下，確保不產(chǎn)生裂紋和開(kāi)裂現(xiàn)象；涂刷憎水性涂料可大幅度抑制表面放電，端部預(yù)埋環(huán)形均流電極的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，可克服下端表面泄漏電流集中現(xiàn)象，即使不噴涂憎水性涂層或憎水性涂層完全消失，也能防止電極附近干區(qū)電弧的出現(xiàn)。頂戴防雨帽和外加防雨假層可在一定程度上抑制表面泄漏電流。止匕外，在污穢程度較嚴(yán)重的地區(qū)，應(yīng)增加清理電抗器表面和絕緣子表面頻次。3.2溫升對(duì)電抗器影響對(duì)近年來(lái)系統(tǒng)內(nèi)幾起比較典型的干式電抗器事故進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)電抗器運(yùn)行溫度偏高。設(shè)計(jì)選擇的絕緣材料耐熱等級(jí)偏低是造成故障的主要原因。下面列舉幾個(gè)比較典型的事故。(1)1997年7月29日9時(shí)07分，青海電力公司硝灣變35kV54號(hào)開(kāi)關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)電抗器B相線圈有嚴(yán)重的電力安全技術(shù)IPowerSafetyTechnology電氣安全燒傷痕跡，經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)為匝間短路。分析認(rèn)為，設(shè)計(jì)中端部電場(chǎng)過(guò)于集中，因工藝上未加RTV涂料的缺陷而發(fā)生水樹(shù)現(xiàn)象，致使事故發(fā)生，該電抗器返廠處理后于1998年4月投入運(yùn)行。(2)2002年5月14日0時(shí)28分，陜西神木變(330kV)2號(hào)主變低壓35kV并聯(lián)電抗器B相因外包封開(kāi)裂，內(nèi)部絕緣受潮引起匝間短路放電。經(jīng)分析，電抗器表面樹(shù)枝狀放電最終導(dǎo)致短路后融化的金屬氣體噴射至A相引線上，又導(dǎo)致A,B相間短路。該事故導(dǎo)致變壓器受到直接短路沖擊退出運(yùn)行。(3)2003年6月5日重慶萬(wàn)州局萬(wàn)縣變(500重)3萬(wàn)州局號(hào)電抗器在大雨天氣下外包封發(fā)生匝間短路，在煙塵和金屬顆粒的作用下發(fā)展為相間短路。分析后認(rèn)為，也是由于樹(shù)枝狀放電作為先導(dǎo)，最終導(dǎo)致事故發(fā)生，該產(chǎn)品被迫返廠更換外包封。根據(jù)溫度實(shí)測(cè)和解體分析，證實(shí)以上電抗器事故都是由于運(yùn)行中熱點(diǎn)溫度高，加速了聚酯薄膜老化，當(dāng)引入線或橫面環(huán)氧開(kāi)裂處雨水滲入后加速了老化，喪失了機(jī)械強(qiáng)度，不能裹緊導(dǎo)線；當(dāng)雨水多次滲入時(shí)，造成匝間短路引起著火燃燒。電力安全技術(shù)IPowerSafetyTechnology電氣安全3.2.1電抗器運(yùn)行時(shí)的溫升限值在一定溫度下，絕緣材料不產(chǎn)生熱損壞的時(shí)間稱為絕緣材料的使用壽命。大型電抗器的電流在3500A以上。這樣大的電流流過(guò)電抗器，即使電抗器的電阻很小(m。級(jí))，功率也在千瓦以上。電器產(chǎn)品的損耗越大，運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量就越大，在一定的條件下，電抗器的溫升也就越高，而溫升增高會(huì)加速絕緣材料的老化，使其失去絕緣性能，從而也會(huì)縮短電抗器的使用壽命。這說(shuō)明電抗器溫升的高低是保證其質(zhì)量和使用壽命的重要指標(biāo)，因此GB10229-1988和IEC標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)電抗器正常使用條件下的溫升做了專門(mén)的規(guī)定。國(guó)標(biāo)之所以對(duì)電抗器的溫升做嚴(yán)格的限制，是因?yàn)闇厣苯佑绊懼娍蛊魉媒^緣材料的使用壽命。根據(jù)Montsinger的壽命定律,絕緣材料的熱老化與溫度有如下關(guān)系：t=Aexp(a9)o式中：t為絕緣材料的使用壽命；A為常數(shù)，B級(jí)材料約為6.5x105；a為常數(shù)，約為0.088；9為絕緣材料的溫度。由上式看出，對(duì)于B級(jí)絕緣材料，每當(dāng)溫度增加10C,絕緣材料的使用壽命減少一半，這就是絕緣材料的10℃定則。A級(jí)絕緣材電力安全技術(shù)IPowerSafetyTechnology電氣安全料為8℃,稱為8c定則。溫升是保證電抗器質(zhì)量和運(yùn)行壽命的重要指標(biāo)，電流越大就越難滿足要求。形成溫升的主要原因有：溫升的設(shè)計(jì)裕度取得很小，使設(shè)計(jì)值與國(guó)標(biāo)規(guī)定的溫升限值很接近；還有制造的原因，如繞制繞組時(shí)，線軸的配重不夠、繞制速度過(guò)快和停機(jī)均可造成繞組松緊度不好和繞組電阻的變化。另外，接線端子與繞組焊接處的焊接電阻是由于焊接質(zhì)量的問(wèn)題產(chǎn)生的附加電阻，該焊接電阻產(chǎn)生附加損耗使接線端子處溫升過(guò)高。另外，在焊接時(shí)由于接頭設(shè)計(jì)不當(dāng)、焊縫深寬比太大，焊道太小，熱脆性等原因產(chǎn)生的焊縫金屬裂紋都將降低焊接質(zhì)量，增大焊接電阻。3.2.2處理措施處理措施：①選擇合理的耐熱等級(jí)絕緣材料、設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度更合理的干式電抗器，從根本上解決電抗器戶外運(yùn)行安全性較低的問(wèn)題，以增加其使用壽命。②開(kāi)展有效的防紫外線老化包封的防護(hù)漆的選型和研制，從根本上杜絕樹(shù)枝狀放電的出現(xiàn)。③改善電抗器上部引線與線圈的密封，2）。④戴帽防止日曬或雨淋，或是搭大棚，電力安全技術(shù)IPowerSafetyTechnology電氣安全以改善通風(fēng)條件，改善電抗器運(yùn)行的環(huán)境溫度。⑤改善工藝條件，提高工藝水平，改善工藝環(huán)境，減少人為因素的影響。干式空心并聯(lián)電抗器組特點(diǎn)之一是由多個(gè)并聯(lián)的包封組成，但由于設(shè)計(jì)和制造工藝上的問(wèn)題，會(huì)造成各包封電流密度不一致，導(dǎo)致運(yùn)行中部分包封溫度高。現(xiàn)在某些廠家為了提高經(jīng)濟(jì)效益，過(guò)分地提高電流密度，造成熱點(diǎn)溫升過(guò)大是電抗器故障的根本原因。因此，適當(dāng)降低電流密度，提高絕緣耐熱等級(jí)是改善電抗器運(yùn)行特性的根本措施。3.3漏磁3.3.1漏磁產(chǎn)生的原因及危害在電抗器軸向位置有接地網(wǎng)，徑向位置有設(shè)備，遮欄、構(gòu)架等,都可能因金屬體構(gòu)成閉環(huán)造成較嚴(yán)重的漏磁問(wèn)題，對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。若在磁場(chǎng)范圍只有較大鐵磁物質(zhì)，無(wú)閉環(huán)回路問(wèn)題不大，若有閉環(huán)回路，如地網(wǎng)、構(gòu)架、金屬遮欄等，其漏磁將感應(yīng)環(huán)流達(dá)數(shù)百安培。這不僅增大損耗，更因其建立的反向磁場(chǎng)同電抗器的部分繞組耦合而產(chǎn)生嚴(yán)重問(wèn)題，如是徑向位置有閉環(huán)，將使電抗電力安全技術(shù)電力安全技術(shù)電力安全技術(shù)PowerSafetyTechnology電氣安全器繞組過(guò)熱或局部過(guò)熱，如同變壓器二次側(cè)短路情況，如是軸向位置有在閉環(huán)，將使電抗器電