國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司丹陽(yáng)市供電分公司 安梓鳴

造成10kV電容器組串聯(lián)電抗器異常運(yùn)行的原因多種多樣，深入分析電抗器異常情況的成因，可制定有效地應(yīng)對(duì)措施。常見(jiàn)電抗器異常運(yùn)行的原因有異常震動(dòng)、鐵芯溫度過(guò)高、電抗器質(zhì)量不佳、選型不當(dāng)、運(yùn)行環(huán)境惡劣等，會(huì)造成電容器組串聯(lián)電抗器燒毀，結(jié)合異常原因規(guī)范電抗器使用方法、改善使用環(huán)境、加強(qiáng)檢查力度并保證電抗器質(zhì)量是提升穩(wěn)定性的有效方法。

1 電容器組串聯(lián)電抗器異常情況

1.1 震動(dòng)聲音過(guò)大

電容器組串聯(lián)電抗器產(chǎn)生震動(dòng)是由其自身結(jié)構(gòu)決定的，但震動(dòng)聲音過(guò)大代表電抗器處于異常震動(dòng)狀態(tài)，工作人員需要注意，長(zhǎng)時(shí)間異常震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電容器組串聯(lián)電抗器被燒毀：電容器組串聯(lián)電抗器鐵芯上串聯(lián)的氣隙使變壓器漏磁，導(dǎo)致電抗器的漏磁通較大，在電抗器內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流，使電容器組串聯(lián)電抗器異常震動(dòng)，引起局部過(guò)熱。如若工作人員難以對(duì)其進(jìn)行有效處理，容易使電抗器被燒毀；電容器組串聯(lián)電抗器的鐵芯存在許多分段，各段都會(huì)產(chǎn)生磁極，這些磁極導(dǎo)致電抗器產(chǎn)生額外的震動(dòng)與噪音，甚至?xí)霈F(xiàn)機(jī)械共振現(xiàn)象，引發(fā)電抗器溫度升高。導(dǎo)致震動(dòng)聲音過(guò)大的原因主要有以上兩種，異常震動(dòng)會(huì)使電抗器局部溫度升高，是導(dǎo)致電抗器被燒毀的主要原因之一。

1.2 鐵芯溫度過(guò)高

10kV電容器組串聯(lián)電抗器鐵芯溫度過(guò)高是常見(jiàn)的異常情況，鐵芯局部過(guò)熱會(huì)使電抗器運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，最終導(dǎo)致電抗器被燒毀，致使鐵芯溫度過(guò)高有：10kV電力系統(tǒng)中存在較多高頻諧波，這類(lèi)電波進(jìn)入電抗器后，會(huì)使鐵芯磁滯與渦流損耗增大，鐵芯因此而發(fā)熱；用電量激增且電壓調(diào)整設(shè)備接入電網(wǎng)，電壓與電流受影響產(chǎn)生諧波，造成電抗器運(yùn)行環(huán)境被諧波污染，電抗器發(fā)熱越發(fā)嚴(yán)重；電抗器保護(hù)膜老化，電抗器失去保護(hù)層，增加了短路搭接的可能性，會(huì)導(dǎo)致電抗器鐵芯發(fā)熱。鐵芯發(fā)熱是造成電抗器被燒毀的主要原因，造成鐵芯發(fā)熱的原因有許多種，只有充分了解故障原因才能降低電抗器溫度過(guò)高的可能，避免電抗器被燒毀，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行。

1.3 電抗器質(zhì)量不佳

質(zhì)量不佳也會(huì)提升電容器組串聯(lián)電抗器異常運(yùn)行的概率，電抗器質(zhì)量不佳的原因主要包含以下幾種，會(huì)影響其正常運(yùn)行效果并引發(fā)故障，導(dǎo)致電抗器被燒毀：廠(chǎng)家為提升利益而降低電抗器的生產(chǎn)要求，電抗器的安全裕度不達(dá)標(biāo)，致使電抗器惡劣環(huán)境下的工作能力不佳，難以維持電抗器穩(wěn)定運(yùn)行，最終導(dǎo)致電抗器被燒毀；電抗器制作工藝不達(dá)標(biāo)，電抗器的材質(zhì)不均勻極易導(dǎo)致電抗器出現(xiàn)局部過(guò)熱的情況，熱量過(guò)分積累最終導(dǎo)致電抗器被燒毀[1]；制作電抗器所使用的絕緣材料耐熱性不滿(mǎn)足工作需求，保護(hù)膜極易損壞或脫落，增加電抗器短路的可能性，散發(fā)大量熱量，保護(hù)層起火最終致使電抗器被燒毀。電抗器的質(zhì)量會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的故障，最終導(dǎo)致電抗器被損毀。

1.4 電抗器選型不當(dāng)

電抗器型號(hào)規(guī)格選擇不當(dāng)也會(huì)造成電容器組串聯(lián)電抗器出現(xiàn)異常情況，10kV電力系統(tǒng)中大多選擇6%電抗率的電抗器，型號(hào)規(guī)格選擇不當(dāng)產(chǎn)生如下問(wèn)題，影響電抗器運(yùn)行。不適宜的電抗器型號(hào)規(guī)格導(dǎo)致電容器組串聯(lián)電抗器會(huì)增大運(yùn)行環(huán)境中的諧波，引發(fā)電壓與電流的增長(zhǎng)，使電抗器處于高負(fù)荷狀態(tài)，銅導(dǎo)線(xiàn)過(guò)熱也隨之加劇，電抗器急速升溫，加快電抗器保護(hù)層的老化速度，電抗器容易出現(xiàn)短路故障，電抗器容易因此被燒毀。

1.5 運(yùn)行環(huán)境惡劣

運(yùn)行環(huán)境嚴(yán)重影響電容器串聯(lián)電抗器的散熱情況，因此電抗器運(yùn)行環(huán)境惡劣會(huì)導(dǎo)致電抗器因散熱不佳被燒毀，導(dǎo)致運(yùn)行環(huán)境惡劣的原因有：電容器組串聯(lián)電抗器所處環(huán)境通風(fēng)情況不佳，電抗器的主要散熱方式便是空氣冷卻，通風(fēng)存在問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致電抗器熱量難以散失，熱量不斷累積最終燒毀電抗器；電抗器風(fēng)道由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行被異物堵塞，使電容器組串聯(lián)電抗器內(nèi)部熱量難以散失、內(nèi)部溫度升高，提升電抗器被燒毀的可能性；戶(hù)外運(yùn)行的電抗器表面會(huì)積壓污染物，保護(hù)層老化嚴(yán)重，降低了熱量散失的效率，最終導(dǎo)致電抗器被燒毀；電抗器所處區(qū)域水封蒸干較快，會(huì)形成局部電弧，導(dǎo)致電抗器局部溫度升高，損壞絕緣層，導(dǎo)致電抗器被燒毀。

1.6 繞組匝間短路

電容器組串聯(lián)電抗器存在匝間短路是造成電抗器被燒毀的主要原因，但這種問(wèn)題在出廠(chǎng)檢查時(shí)很難被發(fā)現(xiàn)，但電抗器出現(xiàn)匝間短路會(huì)產(chǎn)生極其嚴(yán)重的影響，電抗器內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生環(huán)流發(fā)熱，影響繞組的絕緣性。匝間短路一般發(fā)生在電抗器投入運(yùn)行之后，匝間受電動(dòng)力、熱應(yīng)力與過(guò)電壓影響較大，發(fā)生匝間短路。

電容器組串聯(lián)電抗器的等效電路如圖1，電抗器匝間短路等同于等效電路圖中電阻R極限變小，電路中的電流會(huì)因此而變大，導(dǎo)致電路處于電流過(guò)載狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量。當(dāng)t=0.1s時(shí)，電路會(huì)發(fā)生拉斯變換。H(s)=Umω/(s2+ω2)，電流傳遞函數(shù)為H(s)=I(s)/U(s)。影響電抗器匝間絕緣性是電容器組串聯(lián)電抗器的重大故障，這種故障不僅會(huì)導(dǎo)致電抗器被燒毀，還會(huì)危及工作人員的人身安全[2]。電力行業(yè)應(yīng)重視電抗器匝間短路問(wèn)題，降低該故障的發(fā)生概率。

圖1 電容器等效電路圖

2 處理方式

2.1 規(guī)范使用方法

為解決10kV電容器組串聯(lián)電抗器易燒毀的問(wèn)題，相關(guān)企業(yè)應(yīng)規(guī)范電抗器的使用方法，提升電抗器的使用效率，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性：對(duì)電容器組串聯(lián)電抗器的安裝步驟進(jìn)行規(guī)范，安排技術(shù)人員進(jìn)行安裝工作指導(dǎo)，確保電容器組串聯(lián)電抗器的安裝符合要求，為電抗器正常運(yùn)行創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件；制定完整的使用規(guī)范，為電抗器的使用提供理論依據(jù)，確保工作人員使用電抗器時(shí)操作流程正確，提升電抗器的穩(wěn)定性，降低電抗器被燒毀的可能，為電力系統(tǒng)運(yùn)行創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件[3]；加強(qiáng)工作人員培訓(xùn)力度，為工作人員提供系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，大幅度提升工作人員的能力水平，確保電抗器的使用方法符合規(guī)范，降低因操作不當(dāng)引發(fā)故障的可能性，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 改善運(yùn)行環(huán)境

改善電抗器運(yùn)行的環(huán)境可有效降低電抗器被燒毀的概率，因此相關(guān)企業(yè)應(yīng)重視改善電抗器的所處環(huán)境，改善后的環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足如下條件：增強(qiáng)運(yùn)行環(huán)境的通風(fēng)性，保證環(huán)境滿(mǎn)足電抗器冷卻的需求，降低電容器組串聯(lián)電抗器的溫度，最大限度降低電抗器發(fā)生故障的可能性；及時(shí)清潔電容器組串聯(lián)電抗器，確保電抗器內(nèi)部通風(fēng)道順暢，無(wú)異物堵塞，提升電容器組串聯(lián)電抗器的降溫功能，避免電抗器因?yàn)橥L(fēng)不暢引發(fā)故障導(dǎo)致燒毀；改變室外運(yùn)行電抗器保護(hù)膜的材質(zhì)，提升保護(hù)膜的保護(hù)能力，降低電抗器在室外運(yùn)行受污染影響的可能以保證散熱能力，確保電抗器的外部環(huán)境滿(mǎn)足運(yùn)行需求，避免電抗器因外部環(huán)境不達(dá)標(biāo)而發(fā)生故障被燒毀，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 加強(qiáng)檢查力度

相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)加大對(duì)電容器組串聯(lián)電抗器的檢查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電抗器中存在的問(wèn)題并進(jìn)行處理，加大檢查力度可采取如下措施。

成立專(zhuān)職的監(jiān)督部門(mén)，對(duì)電抗器的情況進(jìn)行檢查，避免電抗器中存在潛在的故障隱患，提升電抗器的穩(wěn)定性；在用電高峰期增加巡視頻率，采用紅外測(cè)溫等技術(shù)方法對(duì)電抗器整體測(cè)溫（圖2），可有效檢查到電抗器局部溫度過(guò)高的問(wèn)題，便于工作人員調(diào)整工作，避免電抗器被燒毀。

圖2 紅外測(cè)溫原理圖

重視對(duì)電容器組串聯(lián)電抗器中諧波情況進(jìn)行檢測(cè)，諧波是造成電抗器升溫被燒毀的主要因素，對(duì)諧波情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控可采取有效措施治理諧波污染，降低電抗器因諧波被燒毀的概率，最大限度提升其穩(wěn)定性并保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為電力行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多可能；引入專(zhuān)業(yè)檢查人才，保證開(kāi)展檢查工作時(shí)可發(fā)現(xiàn)電抗器存在的所有潛在隱患，提升電容器組串聯(lián)電抗器檢查的水平，最大限度降低電抗器被燒毀的可能性，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供基礎(chǔ)保證。

2.4 保證電抗器質(zhì)量

保證電容器組串聯(lián)電抗器的質(zhì)量是解決電抗器易燒毀的主要方法，相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)采取如下措施保證電抗器的質(zhì)量，提升電抗器的工作性能；提高采購(gòu)電容器組串聯(lián)電抗器的要求，從源頭處保證電抗器的質(zhì)量，提升電抗器的工作性能，降低電抗器發(fā)生故障的幾率，與此同時(shí)保證工作人員的人身安全；安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)電抗器的采購(gòu)工作并對(duì)其進(jìn)行培訓(xùn)，提升工作的專(zhuān)業(yè)性保證工作質(zhì)量，使負(fù)責(zé)采購(gòu)的工作人員具備極強(qiáng)的挑選能力，確保采購(gòu)電抗器的質(zhì)量滿(mǎn)足工作需求[4]；為電抗器更換零件時(shí)對(duì)零件質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保零件的質(zhì)量達(dá)到電抗器的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，使修理后的電抗器依舊滿(mǎn)足電抗器工作需求，保證電抗器可穩(wěn)定運(yùn)行，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為電力行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造有利基礎(chǔ)條件。

2.5 提升電抗器保護(hù)性能

保護(hù)功能是電容器組串聯(lián)電抗器的重要功能，電抗器的保護(hù)功能不完善使保護(hù)功能難以發(fā)揮作用，影響電抗器的正常運(yùn)行，不完善原因主要有：加強(qiáng)電流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和欠壓保護(hù)的保護(hù)作用，使其可對(duì)諧波情況進(jìn)行反饋，真正起到對(duì)電容器組串聯(lián)電抗器的保護(hù)，避免溫度升高；提升保護(hù)裝置的負(fù)載量，使其負(fù)載量滿(mǎn)足電容器組串聯(lián)電抗器的保護(hù)需求，最大限度提升其保護(hù)性能，有效避免電抗器故障發(fā)生，降低電抗器被燒毀的可能性，促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展。電容器組串聯(lián)電抗器保護(hù)功能至關(guān)重要，如若其保護(hù)功能難以達(dá)到電抗器的運(yùn)行需求便會(huì)使電抗器運(yùn)行異常，電抗器長(zhǎng)期處于異常狀態(tài)容易使電抗器被燒毀。

2.6 規(guī)范接線(xiàn)方式

電容器組串聯(lián)電抗器的接線(xiàn)方式影響電抗器的運(yùn)行情況，接線(xiàn)方式存在問(wèn)題也是電控器被燒毀的主要原因。電抗器接線(xiàn)存在問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致接線(xiàn)頭處燒毀，最終導(dǎo)致電抗器燒毀。電抗器在運(yùn)行過(guò)程中，接線(xiàn)存在問(wèn)題會(huì)使電抗器的繞組與引線(xiàn)連接松動(dòng)，電抗器的電阻增大，電抗器接線(xiàn)頭處由于負(fù)載量大而升溫。因此相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)規(guī)范電抗器的接線(xiàn)方式，確保接線(xiàn)方式滿(mǎn)足于電抗器的工作難度需求，降低接線(xiàn)頭被燒毀的可能性。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)規(guī)范使用方法、改善運(yùn)行環(huán)境、加強(qiáng)檢查力度以及保證電抗器質(zhì)量可有效降低電抗器出現(xiàn)異常情況的概率，避免電抗器被燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。電力行業(yè)應(yīng)重視分析電容器組串聯(lián)電抗器燒毀的原因，采取有效措施及時(shí)進(jìn)行處理，可大幅度提升電容器組串聯(lián)電抗器的穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，降低電抗器燒毀導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，為電力行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多可能。