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        一起干式空心并聯(lián)電抗器故障分析及處理

        2016-07-18 02:45:50李蘇雅李信喆董艷唯馬春曉孟崢崢劉創(chuàng)華
        河北電力技術 2016年3期

        李蘇雅,李信喆,董艷唯,馬春曉,孟崢崢,劉創(chuàng)華,劉 梅

        (國網(wǎng)天津市電力公司電力科學研究院, 天津 300384)

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        一起干式空心并聯(lián)電抗器故障分析及處理

        李蘇雅,李信喆,董艷唯,馬春曉,孟崢崢,劉創(chuàng)華,劉梅

        (國網(wǎng)天津市電力公司電力科學研究院, 天津300384)

        摘要:針對某500 kV變電站66 kV干式空心并聯(lián)電抗器發(fā)生的貫穿性絕緣故障,進行整體試驗和解體分析,認為大量鳥糞附著在電抗器包封間通風道表面、致使表面絕緣降低、以及設備本身設計的絕緣層薄弱是造成該設備絕緣故障的主要原因,提出處理措施,對解決并聯(lián)電抗器絕緣故障有一定指導意義。

        關鍵詞:并聯(lián)電抗器;包封;積污;貫穿性絕緣故障

        隨著電網(wǎng)超高壓、遠距離、大容量的迅猛發(fā)展,感性無功相對不足,為了補償無功功率,抑制過高的工頻過電壓,并聯(lián)電抗器成為電力系統(tǒng)中必不可少的電氣設備。目前,干式空心電抗器占據(jù)很大部分并聯(lián)電抗器市場,但近年來干式空心并聯(lián)電抗器頻發(fā)繞組絕緣擊穿、閃絡等運行故障,有的被迫停運處理,有的逐漸演變成事故甚至設備燒毀,對電網(wǎng)安全運行帶來不小安全隱患。

        1故障情況介紹

        2故障原因分析

        2.1整體試驗

        a. 測試整臺故障電抗器的直流電阻、損耗,并與出廠值進行比較。試驗結果見表1。直流電阻與出廠值比增加8.55%,而工頻損耗比出廠值增加1 128.2%。

        b. 進行支路通斷測試。將故障電抗器所有下吊臂的出線頭剔開,上吊臂出線頭不動,測試每根導線的通斷,測試發(fā)現(xiàn)電抗器第一包封層中第4小層及第二包封層中第1、2、3小層導線不通。

        表1故障電抗器測試結果

        項目直流電阻/Ω阻抗值/Ω工頻損耗/kW出廠試驗值0.201273.236160.538返廠實測值0.218473.1084743.538實測值與出廠值之比+8.55%-0.174%+1128.2%

        c. 測試整體絕緣電阻。將故障電抗器上、下吊臂所有的出線頭剔開,用500 MΩ表測量各繞包層股、層間的絕緣電阻值。測試結果發(fā)現(xiàn)第一、二包封層股間、層間絕緣電阻均為0。通過試驗初步判斷,設備第1、2繞包層導線有斷線,與外觀目測判斷故障層位置一致。

        2.2解體分析

        技術人員對故障電抗器從外到里,層層解剖,發(fā)現(xiàn)第1繞包和第2繞包之間有大面積電弧燒蝕貫穿性通道,燒蝕面上有多個縱向排列的絕緣貫穿性的燒蝕小孔通道,進一步解剖發(fā)現(xiàn)小孔內部鋁絲導體均有一定數(shù)量燒斷現(xiàn)象,剝開處即為絕緣有孔洞部位。同時,在其沒有電弧的地方,有較多的貫穿性鳥糞痕跡。

        根據(jù)電抗器運行狀況及設備解體情況,對電抗器繞組澆注的環(huán)氧樹脂層進行絕緣強度測試,測試部位包括內層和外層。技術人員取電抗器靠外側繞組縱相切割寬約100 cm的2片試品,高度為295 cm,切割處表面工整平滑, 表面擦拭干凈。測試時將試品一側的切割面用錫箔紙包好并用透明膠帶包緊粘好,使其內部導體全部連接導通,之后將錫箔紙接地。用量杯、水、氯化鈉、硅藻土混合配制成漿糊狀的導電糊。測試時,將導電糊用刷子涂到測試部位,并在施涂部位施加電壓,直至擊穿,即為該部位的環(huán)氧樹脂層絕緣強度[2]。故障電抗器樣品耐壓試驗結果見表2。

        表2試驗樣品各部位絕緣強度試驗結果

        測試部位擊穿電壓值/kV123456試品一內側12.213.212.013.310.212.3外側10.28.26.09.17.211.3試品二內側11.012.212.310.213.011.6外側10.58.38.29.16.311.2

        由表2可以看出:最高擊穿電壓為13.3 kV ,最低擊穿電壓為6.0 kV ,2個試品的6個試驗點內側擊穿電壓普遍高于外側擊穿電壓,內外側的環(huán)氧樹脂絕緣層并不均勻,最高擊穿電壓是最低擊穿電壓的將近2倍。電抗器每個單卷由多組鋁單絲導線卷繞而成,鋁單絲之間絕緣。電抗器每個單卷內外側為環(huán)氧樹脂澆注層,經(jīng)測量,樣品切面環(huán)氧樹脂層厚度為1~3 mm,澆注層表面存在不平整現(xiàn)象。

        2.3綜合判斷

        根據(jù)該變電站基本情況、現(xiàn)場檢查情況、各項診斷試驗、解剖情況等,對該站故障電抗器故障的原因進行深入分析。

        a. 設備積污方面。設備發(fā)生故障為寒冷的冬季,由于該電抗器運行時有較大的電流通過,本體溫度相對于周圍的環(huán)境較高,且整體為開放式,一些較大的鳥類為躲避寒冷,易于落在電抗器繞組繞組的上部取暖,因此會有較大量的鳥糞落在電抗器內部繞組繞組的表面。鳥糞一般含鹽量較高可視為導體,并可能形成較長的通道甚至貫穿。由于電抗器外絕緣表面存在鳥屎等污物,污物的存在使電抗器表面發(fā)生畸變,外界環(huán)境如高濕度空氣的出現(xiàn),使設備開始出現(xiàn)放電點,一開始幾個放電點是孤立的,加上鳥屎等污物的促進作用,使放電點沿著繞組表面開始向上爬電,使放電點的點位向上引,接近另一個薄弱點或放電點,當繞組沿面距離不足以承受兩點之間的電位差時,兩點之間便出現(xiàn)沿面弧閃,弧閃的熱量及能量使繞組外絕緣碳化,碳化的粉塵在狹窄風道內氣體壓力下向上下兩端擴張,最終造成設備縱向貫穿性拉弧,造成設備故障[3-4]。而事實上由解剖情況來看,鳥糞的情況比預想的要嚴重,有多條一次性的貫穿性的鳥糞通道。電抗器繞組沿面發(fā)生電弧燒蝕,及較多的擊穿孔洞,該結果與現(xiàn)場情況較為一致。

        b. 設備工藝方面。電抗器各層繞組采用兩股導線分級并繞,直接因絕緣瑕疵出現(xiàn)真正意義上的匝間短路幾乎不可能,只能出現(xiàn)股間短路。電抗器導線經(jīng)過連續(xù)的無損探傷,一般來說可以排除金屬毛刺的存在。此外,在繞組導線制作過程中,絕緣繞包機上安裝有火花試驗儀,火花試驗儀在導線進行過程中連續(xù)不斷地施加6 kV試驗電壓,對導線的絕緣層進行了絕緣水平檢測,導線絕緣破損、缺層的可能性應當排除在外。但通過故障電抗器樣品絕緣試驗可知:該電抗器環(huán)氧樹脂層絕緣強度從6.0 kV到13.3 kV分布不均,環(huán)氧樹脂層薄厚不均,薄弱部分也是發(fā)生絕緣故障的一個原因[5]。

        3處理措施

        a. 對鳥害嚴重地區(qū),電抗器配備防鳥裝置,阻斷鳥類進入電抗器的通路,防止鳥類在電抗器上筑巢,減少鳥糞的產(chǎn)生[6];加強巡檢力度,利用停電檢修有序巡視內部污穢狀況,在必要時采取停電清潔的措施。

        b. 建議廠家改良電抗器制作工藝,加厚環(huán)氧樹脂絕緣層,使絕緣層薄厚均勻,絕緣強度一致。

        4結束語

        干式空心并聯(lián)電抗器能有效補償電力系統(tǒng)輸電線路容性電流,提高功率因數(shù),抑制過高的工頻過電壓和過電流,是電力系統(tǒng)中必不可少的設備。但干式空心并聯(lián)電抗器由于本身的工藝缺陷、運行環(huán)境影響等問題頻繁發(fā)生各種絕緣故障,給電

        網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行帶來一定威脅。目前,通過加強設備積污治理,在運電抗器貫穿性絕緣故障率得到有效控制。電抗器制造工藝不良也是造成該次故障的重要因素,廠家應提高制作工藝、改良不合理的設計、嚴把質量關。

        參考文獻:

        [1]劉振亞.特高壓交直流電網(wǎng)[M].北京:中國電力出版社,2013.

        [2]錢之銀,楊凌輝,朱峰,等.并聯(lián)干式電抗器故障原因分析[J].華東電力,2000(12):10-13.

        [3]徐榮華.主變壓器及電抗器[M]. 北京:中國電力出版社,2004.

        [4]李勝川,崔文軍,于在明,等.500 kV 變電站干式并聯(lián)電抗器故障分析與建議[J].變壓器,2010,47(10):69-73.

        [5]順特電氣有限公司編著.樹脂澆注干式變壓器和電抗器[M].北京:中國電力出版社,2005.

        [6]周澤存.高電壓技術[M]. 2版.北京:中國電力出版社,2004.

        本文責任編輯:楊秀敏

        Cause Analysis and Solution on Dry-type Air Core Shunt Reactor Insulation Fault

        Li Suya,Li Xinzhe,Dong Yanwei,Ma Chunxiao,Meng Zhengzheng,Liu Chuanghua,Liu Mei

        (State Grid Tianjin Electric Power Research Institute,Tianjin 300384,China)

        Abstract:Through the integral testing and collapsing analysis,it is pointed that the reducing of surface insulation because of a large number of birds droppings' attaching to the surface of ventilating duct between interlayer and the weakness of insulating layer are the main reasons of 66kV dry-type air core shunt reactor penetrability insulation fault in 500kV transformer substation.On this basis,solutions have been proposed, which have a certain significance to solve the penetrability insulation fault of dry-type air core shunt reactor.

        Key words:shunt reactor;pack;pollution accumulation;penetrability insulation fault

        收稿日期:2015-12-03

        作者簡介:李蘇雅(1986-),女,研究生。研究方向為電壓無功設備管理和技術。

        中圖分類號:TM86

        文獻標志碼:B

        文章編號:1001-9898(2016)03-0048-02

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