内蒙古电力技术  2018, Vol. 36 Issue (06): 59-61, 65   PDF    
引用本文
布赫, 靳虎, 孟庆天. 35 kV电抗器故障原因分析及处理[J]. 内蒙古电力技术, 2018, 36(06): 59-61, 65.[doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2018.06.010]  
Bu he, JIN Hu, MENG Qingtian. Fault Cause Analysis of 35 kV Reactor and Its Treatment[J]. Inner Mongolia Electric Power, 2018, 36(06): 59-61, 65.[doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2018.06.010]  
35 kV电抗器故障原因分析及处理
布赫1, 靳虎1, 孟庆天2     
1. 乌兰察布电业局, 内蒙古 乌兰察布 012000;
2. 内蒙古电力科学研究院, 呼和浩特 010020
[收稿日期] 2018-10-26
[作者简介] 布赫(1987), 男(蒙古族), 内蒙古人, 硕士, 工程师, 从事高电压技术及变电设备检修管理工作。
摘要：某500 kV变电站35 kV电抗器发生绕组匝间短路故障，通过分析保护动作情况以及现场高压试验结果，确定故障原因为电抗器局部绕组匝间发生短路击穿，暴露出设备在制造过程中存在制造工艺不良的问题，属于家族性缺陷。针对在运并联电抗器出现的本体放电击穿、匝间短路、烧毁等故障，对同批次同类设备进行了精确状态评价，对存在隐患的设备进行了更换。同时提出需进一步加强干式电抗器的出厂监造和验收工作，在运行中开展干式电抗器有效带电监测方法，设备选型方面尽量选用换位导线式干式电抗器等建议。
关键词：电抗器     匝间短路     过流保护     高压试验     操作过电压     带电检测    
Fault Cause Analysis of 35 kV Reactor and Its Treatment
Bu he1, JIN Hu1, MENG Qingtian2     
1. Ulanqab Electric Power Bureau, Ulanqab 012000, China;
2. Inner Mongolia Power Research Institute, Hohhot 010020, China
Abstract: A 35 kV reactor in a 500 kV substation had a short circuit fault between windings. The protection action and the field high voltage test results showed that the fault was caused by the short circuit breakdown between local windings of the reactor, which exposed the family defect of poor manufacturing technology in the equipment manufacturing process. Aiming at the frequent occurrence of body discharge breakdown, turn-to-turn short circuit and burnout of shunt reactor, the exact state evaluation of the same batch of similar equipment was carried out, and the equipment with hidden troubles was replaced. What's more, put forward to further strengthen the factory supervision and acceptance of dry-type reactor, carry out effective live-line monitoring method of dry-type reactor in operation, and choose transposed conductor dry-type reactor as far as possible in equipment selection.
Key words: reactor     inter turn short circuit     over current protection     high voltage test     operation overvoltage     charged detection    
1 事故概况

2017-12-25, 内蒙古电网某500 kV变电站35 kV 323电抗器组断路器跳闸, 电抗器保护(保护装置型号为NSP782D)显示过流Ⅱ段出口。经现场检查发现1号电抗器L2相本体线圈底部靠近中性线部位引线有明显的熏黑放电痕迹, 二次设备无异常。事故发生前天气晴, 且无任何操作, 设备无异常情况及外部故障情况。

35 kV 323电抗器组断路器跳闸前、后负荷分别为58.5 Mvar、0 Mvar, 电流分别为987.12 A、0 A。35 kV 1号母线跳闸前、后电压分别为34.3 kV、35.07 kV。

2 故障设备检查情况 2.1 设备基本情况

故障电抗器型号为BKDCKL-20000/35, 投运于2005年9月, 设备参数见表 1。最近1次高压例行试验时间为2015-04-28, 试验结果合格。

表 1 电抗器设备参数及保护配置情况
2.2 外观检查

对1号电抗器L2相本体、保护装置动作情况、故障录波器录波情况进行检查。发现1号电抗器L2相内侧第三包封存在绕组匝间短路放电击穿现象、有明显击穿烧黑痕迹, 故障电抗器外观如图 1所示。

图 1 故障电抗器外观检查情况
2.3 现场试验

对323电抗器组进行直流电阻、绝缘电阻、电抗值例行试验, 试验数据如表 2所示。其中, L2相直流电阻偏大, 直流电阻三相不平衡系数不满足《输变电设备状态检修试验规程》要求[1]; 经测试, L2相电抗值为2.9593 Ω, 相比铭牌参数大幅减小。

表 2 电抗器直流电阻试验数据
3 保护动作及故障录波情况

根据保护装置报文, 事故时L1相电流1290 A, L2相电流2190 A, L3相电流1500 A, 323间隔L2相、L3相达到过流Ⅱ段保护启动电流1500 A, 经历300 ms (NSP782D型电抗器保护装置过流Ⅱ段保护定值为1500 A, 0.3 s)切除故障, 保护动作行为正确; 故障前主变压器35 kV侧稳定负荷电流为1200 A左右, 为35 kV 1号电抗器间隔及站用变间隔电流。装置报文、故障电流情况见表 3、图 2、图 3。

表 3 35 kV 1号电抗器保护（NSP782D）动作情况（过流Ⅱ段保护动作发生）

图 2 主变压器故障录波器低压侧电流值

图 3 35 kV电抗器故障波形
4 故障原因分析 4.1 原因排查

电抗器匝间绝缘击穿主要由以下3个因素引起。

4.1.1 开关的操作过电压

由于电抗器为感性负载, 当断路器在投切电抗器时会使线圈对地产生截流过电压, 感性负载侧的电压幅值和频率都很高, 会产生多次重燃过电压, 有可能给感性负载的绝缘带来损坏。电抗器投切频繁, 开关设备关合次数过多, 断路器分闸引起的过电压对电抗器匝间绝缘影响较大, 进而影响电抗器使用寿命[2-8]。

4.1.2 过负荷电压下运行的影响

国家电网公司《预防10 kV~66 kV干式电抗器事故措施》规定[9]:电抗器的额定电压要与安装地点的电压水平保持一致, 严禁在额定电压低于安装点的电压水平条件下运行, 当运行电压高于电抗器额定电压时, 应采取降压措施。同时应加强对电抗器巡视与测温。电抗器如果长期运行在过负荷电压条件下, 再加上操作过电压对电抗器造成累积损伤效应及系统电能质量的影响, 使得设备绝缘劣化速度加剧, 电抗器导线绝缘性能下降, 从而导致绝缘层薄弱环节匝间短路。

4.1.3 电抗器制造方面的问题

电抗器生产过程中对制造材料、制造工艺等把控不严, 会使匝间绝缘强度达不到要求, 导致设备运行中匝间绝缘劣化, 最终引起绝缘击穿。电抗器设计不当, 运行时导线电流偏差较大, 温度分布不均, 局部热点温度过高, 引起绝缘损坏。

4.2 原因确定

根据现场检查及高压试验结果判断, 本次35 kV 323电抗器L2相由内向外第三包封发生局部绕组匝间短路、击穿故障, 原因为制造工艺问题。

该变电站在运的该型号干式电抗器共计18台, 发生故障共计10台·次, 故障率高达55.56%, 说明该产品在生产工艺和质量方面存在问题。

5 改进措施及建议

目前干式电抗器运行状态诊断缺乏有效手段, 常规预防性试验方法尤其是干式电抗器运行状态下巡视(包括红外测温、异常声响、振动)手段无法有效掌握电抗器运行状态。

针对目前在运并联电抗器出现的本体放电击穿、匝间短路、烧毁等情况, 对同类设备进行了精确状态评价, 对网内在运的同类设备逐年安排技改项目实施更换, 同时提出了以下改进措施及建议。

(1) 将发生匝间短路的1号电抗器组整组更换为故障率极低的换位导线式干式电抗器(特高压平波电抗器使用)。

(2) 选购质量信誉度高的产品, 加强干式电抗器的出厂监造和验收工作。新(扩)建输变电工程、技改工程中的并联电抗器优先选用油浸式电抗器。

(3) 采用无间隙金属氧化物避雷器进行保护, 减少过电压造成的绝缘积累损伤。

(4) 对于干式并联电抗器应采用速断保护, 以防止匝间短路后的损害范围扩大。

(5) 针对干式电抗器运行维护手段不足问题, 开展干式电抗器其他有效带电监测方法尝试及监测技术研究。

(6) 对于干式空心电抗器, 出厂前应进行匝间绝缘试验, 交接验收时应对出厂试验报告内容进行检查, 应含有匝间绝缘试验项目。

(7) 建议基建工程使用运行可靠的换位导线干式电抗器或油浸式电抗器, 以保证无功设备安全、可靠运行。

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