趙婧，肖松，羅家維

（1．江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西萍鄉(xiāng)，337000；2．國網(wǎng)江西省電力有限公司檢修分公司，江西南昌，330000）

0 引言

隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷加快,超高壓、特高壓遠(yuǎn)距離輸電線路越來越多,遠(yuǎn)距離線路具有電壓等級高、線路充電功率大等特點(diǎn)，為了限制線路工頻過電壓和滿足無功平衡的要求,線路普遍配置了大容量的高壓并聯(lián)電抗器(以下簡稱:高抗)。與變壓器結(jié)構(gòu)類似，高抗正常運(yùn)行過程中，鐵芯和夾件恰好處于箱體與繞組、引線之間形成的不均勻電場中。高抗繞組、箱體、鐵芯、夾件間均存在寄生電容,由于寄生電容的耦合作用，鐵芯、夾件對地存在懸浮電位,當(dāng)兩點(diǎn)間的電位差達(dá)到能夠使其絕緣擊穿時(shí)，將產(chǎn)生火花放電,破壞高抗的絕緣[1-2]。正常情況下，高抗鐵芯及夾件必須保證有且僅有一點(diǎn)接地,如果鐵芯、夾件存在兩個(gè)或以上接地點(diǎn)時(shí),接地點(diǎn)之間會形成閉合回路,高抗的漏磁通交鏈此閉合回路,接地線上就會產(chǎn)生環(huán)流,當(dāng)環(huán)流過大時(shí),會引起高抗內(nèi)部局部過熱,嚴(yán)重的甚至破壞其絕緣，影響高抗正常運(yùn)行。相比于變壓器多點(diǎn)接地故障，目前對高抗多點(diǎn)接地故障的研究較少，鑒于高抗在遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)的重要性，因此,正確判斷和處理高抗鐵芯夾件多點(diǎn)接地故障,對電網(wǎng)乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定具有重要意義。

1 鐵芯夾件多點(diǎn)接地原因分析

從生產(chǎn)制造、運(yùn)輸安裝和運(yùn)行這三個(gè)階段分析，高抗發(fā)生鐵芯夾件多點(diǎn)接地故障的原因主要有以下幾種：（1）制造工藝不嚴(yán)謹(jǐn)，內(nèi)部焊渣未徹底清理或內(nèi)部遺留金屬小顆粒，使鐵芯或夾件與油箱短接。（2）運(yùn)輸安裝方案不當(dāng)，高抗器身發(fā)生傾斜或碰撞，使高抗本體局部發(fā)生位移，內(nèi)部鐵芯/夾件碰觸油箱外殼或鐵芯碰夾件，導(dǎo)致絕緣距離不足[3]。（3）運(yùn)行過程中高抗內(nèi)部絕緣受潮或老化損壞，或者鐵芯與夾件間的絕緣板磨損脫落,造成夾件與鐵芯直接接觸。

2 鐵芯夾件多點(diǎn)接地故障的判斷

參考判斷變壓器鐵芯夾件多點(diǎn)接地故障的方法，判斷高抗鐵芯夾件多點(diǎn)故障通常有以下幾種：（1）測量接地電流。目前電網(wǎng)運(yùn)維人員通常使用鉗形電流表來測量運(yùn)行中的高抗鐵芯、夾件接地線中電流，通過測量接地電流的大小來判斷高抗內(nèi)部鐵芯和夾件是否存在多點(diǎn)接地的情況。根據(jù)高抗運(yùn)行規(guī)程中的規(guī)定,正常情況下，此電流非常?。ㄒ话阈∮?00mA）[4-5]。（2）取高抗油樣進(jìn)行氣相色譜分析，通過絕緣油中所含氣體種類及相對含量來判斷。在油色譜分析中，最常見的是利用五種特征氣體的三比值法,如油樣所含氣體中甲烷和烯烴含量較高，同時(shí)一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w含量在正常范圍，或與歷史數(shù)據(jù)相比無較大變化，則說明鐵芯、夾件過熱，而鐵芯、夾件過熱最可能的原因是由于內(nèi)部存在多點(diǎn)接地[6-7]。（3）在有條件停電的情況下，對高抗鐵芯、夾件進(jìn)行絕緣電阻測量。通過鐵芯對地絕緣、夾件對地絕緣以及鐵芯對夾件間的絕緣電阻大小可以直觀的判斷鐵芯、夾件是否存在多點(diǎn)接地的情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，針對大型500kV變壓器（高抗），在正常情況下，其鐵芯對地、夾件對地、鐵芯對夾件的絕緣電阻都比較大，一般都在100MΩ以上[8-11]。

3 高抗鐵芯夾件多點(diǎn)接地故障處理方法

結(jié)合變壓器鐵芯夾件多點(diǎn)接地處理的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場主要分不停電處理和停電處理兩種方法。

3.1 不停電方法

由于種種原因，高抗短時(shí)間無法退出運(yùn)行，為了盡可能的減少鐵芯夾件多點(diǎn)接地故障的影響，可選擇臨時(shí)應(yīng)急措施防止故障進(jìn)一步惡化，現(xiàn)場不停電處理方法最有效的是在鐵芯、夾件工作接地回路中串入一個(gè)限流電阻，確保鐵芯、夾件接地電流小于100mA。

選擇限流電阻的基本原則是將正常工作接地線打開時(shí)測得的電壓U除以接地線上的電流I，即R=U/I[12]。注意所串電阻大小需適當(dāng)，以保護(hù)鐵芯基本處于地電位且能達(dá)到限流的目的；同時(shí)還需關(guān)注所串限流電阻發(fā)熱功率，以防電阻過熱燒壞后造成鐵芯、夾件接地回路開路。

3.2 停電處理方法

如果條件允許，可對高抗進(jìn)行停電檢修，徹底消除高抗內(nèi)部多點(diǎn)接地故障。目前工程實(shí)踐中采用最多的有兩種方法：（1）采用電容放電或大電流沖擊處理；（2）進(jìn)人內(nèi)檢和吊罩處理。

電容放電沖擊法對高抗內(nèi)部懸浮物形成的導(dǎo)電小橋?qū)е碌亩帱c(diǎn)接地有一定的效果，但容易造成原本就存在絕緣缺陷的高抗內(nèi)部絕緣進(jìn)一步惡化，一般不輕易使用。

現(xiàn)場停電處理鐵芯夾件多點(diǎn)接地故障主要采用進(jìn)人內(nèi)檢和吊罩的方法。首先對高抗本體進(jìn)行排油，然后檢修人員進(jìn)入高抗內(nèi)部檢查，按設(shè)計(jì)方案要求對器身進(jìn)行檢查，確認(rèn)造成鐵心夾件絕緣不良的具體問題點(diǎn)，并實(shí)施有效處理。若經(jīng)上述檢查，沒有找到明顯造成鐵心夾件絕緣不良問題點(diǎn)，或檢查發(fā)現(xiàn)了明顯的問題，但不能實(shí)施有效處理時(shí)，最終需要對高抗進(jìn)行吊罩處理，即對高抗進(jìn)行解體，吊開鐘罩，對高抗內(nèi)部可能發(fā)生多點(diǎn)接地的部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查和處理。雖然排油和吊罩處理的工程時(shí)間長，難度系數(shù)高，而且受天氣限制，但能徹底解決內(nèi)部多點(diǎn)接地故障，因此，在故障較為嚴(yán)重的情況下常被采用。

4 實(shí)例分析與處理

4.1 基本情況

某500kV變電站500kV線路高抗型號為BKD-50000/500，于2013年12月28日投運(yùn)。2019年12月11日，電網(wǎng)運(yùn)維人員在開展高抗鐵芯、夾件接地電流例行測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)該線路高抗A相鐵芯接地電流為357mA，高于注意值100mA，且與上次（2019年9月26日）測量結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)存在明顯增長，B、C相數(shù)據(jù)正常，兩次數(shù)據(jù)對比如表1所示。

表1 高抗鐵芯、夾件接地電流測量

發(fā)現(xiàn)問題后，檢修人員先后于2019年12月13日、2019年12月25日和2020年01月10日三次對該500kV線路高抗進(jìn)行了鐵芯夾件接地電流測試和油色譜分析，結(jié)果均顯示A相鐵芯、夾件接地電流異常（均為360mA左右），B、C相正常，三相油樣色譜分析數(shù)據(jù)合格，無異常。

4.2 缺陷分析

4.2.1 接地電流測量

通過對該500kV線路高抗A相的鐵芯、夾件接地電流連續(xù)測量發(fā)現(xiàn)，近三個(gè)月來一直保持在360mA附近，如圖1所示，未發(fā)生明顯變化，可初步判斷鐵芯、夾件可能存在多點(diǎn)接地故障。

圖1 高抗A相鐵芯、夾件接地電流測量

4.2.2 油色譜分析

利用氣相色譜分析法，對油中含氣量進(jìn)行分析，也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)高抗鐵芯接地故障。該高抗A相油色譜分析油色譜分析結(jié)果如表2所示。

表2 高抗A相油色譜分析數(shù)據(jù) 單位：μL/L

由表2的結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)，無C2H2表明高抗內(nèi)部無明顯放電，H2及總烴均未超標(biāo)，數(shù)據(jù)合格[13-15]；同時(shí)絕緣油多次測試數(shù)據(jù)變化不大且均在合格范圍內(nèi)，表明高抗內(nèi)部并無明顯故障。

4.2.3 絕緣電阻測量

根據(jù)計(jì)劃，3月16日該500kV線路高抗由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修，檢修人員對該高抗進(jìn)行絕緣電阻測量，測量結(jié)果如表3所示：

表3 高抗A相鐵芯夾件絕緣電阻測量

鐵芯與夾件對地絕緣均合格，說明鐵芯對地和夾件對地之間均無多點(diǎn)接地；而鐵芯對夾件之間絕緣電阻僅為20KΩ，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的100MΩ，鐵芯與夾件之間絕緣水平明顯不足。

結(jié)合鐵芯夾件接地電流測量、油色譜分析以及鐵芯夾件絕緣電阻測量可知，該高抗A相鐵芯接地電流與夾件接地電流均超過正常運(yùn)行范圍，加上鐵芯與夾件之間絕緣不足，高抗A相內(nèi)部鐵芯與夾件之間存在直接接觸導(dǎo)致鐵芯夾件多點(diǎn)接地，高抗內(nèi)部鐵芯、夾件之間形成環(huán)流，才是造成鐵芯、夾件接地電流增大的根本原因，其故障示意圖如圖2所示；同時(shí)油色譜分析的結(jié)果表明此高抗A相多點(diǎn)接地故障沒有導(dǎo)致絕緣油的劣化，故障并不嚴(yán)重，暫不影響運(yùn)行。

圖2 鐵芯夾件故障示意圖

4.3 缺陷處理

檢修人員原打算結(jié)合現(xiàn)有的停電計(jì)劃對該500kV高抗進(jìn)行排油內(nèi)檢，如若內(nèi)檢未查出故障點(diǎn)，則進(jìn)一步進(jìn)行吊罩處理。但后因特殊情況考慮到：一是三月的局部地區(qū)正逢雨季，吊罩所需的天氣、工期等條件，現(xiàn)有的停電計(jì)劃均無法滿足；二是恰逢新冠肺炎疫情期間，大型作業(yè)現(xiàn)場存在交叉感染的隱患；三是由于故障暫時(shí)并不嚴(yán)重，且暫無惡化趨勢。通過與廠家專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行深入溝通，如若想要徹底解決此問題，需要返廠大修，但現(xiàn)場實(shí)際條件不允許。

經(jīng)檢修單位內(nèi)部多次分析與討論，在不影響正常運(yùn)行的前提下盡可能減少接地電流偏大造成的影響，最終決定采用加裝限流電阻的方法，即分別在鐵芯、夾件外接接地線與接地點(diǎn)之間各串接一組限流電阻降低接地電流。這種方法可有效將鐵芯、夾件接地電流控制在允許范圍內(nèi)，防止由于鐵芯接地電流過大引起的高抗內(nèi)部發(fā)熱和絕緣受損現(xiàn)象。

根據(jù)國網(wǎng)公司多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，檢修人員決定采用變壓器（高抗）鐵芯、夾件接地補(bǔ)償裝置，即在鐵芯、夾件與接地點(diǎn)之間串入一組限流電阻，型號為：LHTX1306B，此補(bǔ)償裝置內(nèi)限流電阻分三檔，可以通過調(diào)節(jié)電阻阻值，控制鐵芯、夾件接地電流的大小。根據(jù)高抗鐵芯、夾件接地電流大小和此補(bǔ)償裝置說明書對照，確定將限流電阻設(shè)置為一檔運(yùn)行，確保將該高抗A相鐵芯接地電流控制在合格范圍之內(nèi)，安裝前后對比如圖3、4所示。

圖3 加裝限流電阻前

圖4 加裝限流電阻后

2020年3月25日，該高抗順利送電，恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)，檢修人員隨即對高抗鐵芯夾件接地電流進(jìn)行測試，結(jié)果如下：

表4 高抗鐵芯、夾件接地電流測量

測試結(jié)果顯示，加裝限流電阻后，A相鐵芯接地電流下降到44.9mA，夾件接地電流下降到66.5mA，均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的低于100mA。

為確保萬無一失，檢修人員對該高抗進(jìn)行了持續(xù)重點(diǎn)關(guān)注，運(yùn)維人員增加對該線路高抗A相的鐵芯、夾件接地電流的測量頻率，檢修人員縮短油樣試驗(yàn)周期，對該高抗的運(yùn)行工況進(jìn)行跟蹤檢測，測試結(jié)果均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，該500kV線路高抗可正常運(yùn)行。

5 結(jié)論

高抗鐵芯夾件多點(diǎn)接地導(dǎo)致其接地電流異常是目前高抗最常見的故障形式之一，通過現(xiàn)場具體案例的深入分析，本文提出在現(xiàn)場不具備條件徹底消除故障的情況下，可以通過在鐵芯、夾件接地回路串入限流電阻進(jìn)行處理。同時(shí)在高抗的日常運(yùn)維過程中還需加強(qiáng)對高抗絕緣油的色譜分析，結(jié)合帶電檢測，以及加強(qiáng)鐵芯夾件接地電流的在線監(jiān)測工作，多方面保障高抗安全穩(wěn)定運(yùn)行。