馬云龍,劉威峰,周秀,田天,白金,羅艷

(國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院,寧夏 銀川 750011)

0 引 言

并聯(lián)電抗器是電力系統(tǒng)中重要的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,在現(xiàn)有設(shè)備中,66 kV及以下電壓等級(jí)中干式空心電抗器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕,便于運(yùn)輸和安裝,噪音低,沒(méi)有滲漏油問(wèn)題,維護(hù)方便,電抗值保持線性等優(yōu)點(diǎn)而得到大量應(yīng)用[1-5],但隨著裝用量的增加,干式電抗器帶來(lái)的問(wèn)題也迅速增加,對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)危害,如匝間絕緣失效[6],內(nèi)部異物或受潮導(dǎo)致局部過(guò)熱、起火[7],空間磁場(chǎng)導(dǎo)致的金屬件發(fā)熱[8],緊固件松動(dòng)導(dǎo)致的振動(dòng)或異響[9]。為確保提前發(fā)現(xiàn)缺陷,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)多采用帶電檢測(cè)和停電試驗(yàn)的方法。目前比較成熟的帶電技術(shù)包括紅外測(cè)溫、紫外成像、聲學(xué)成像、空氣中超聲波局放檢測(cè)等方法,停電試驗(yàn)多采用絕緣電阻、直流電阻、電感量測(cè)試、交流耐壓、匝間過(guò)電壓檢測(cè)[10-13]等手段。通過(guò)結(jié)合多種試驗(yàn)數(shù)據(jù),可對(duì)干式空心電抗器缺陷和故障進(jìn)行定位。本文結(jié)合一起35 kV串聯(lián)干式空心電抗器異常進(jìn)行診斷,為干式空心電抗器運(yùn)行維護(hù)提供借鑒。

1 電抗器異常簡(jiǎn)述

2022年,在對(duì)某330 kV變電站巡視時(shí),發(fā)現(xiàn)35 kV 1號(hào)電容器串聯(lián)電抗器A相有明顯異響,其聲音類似規(guī)律“撞鐘”聲,其余兩相聲音正常,且現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行紅外測(cè)溫正常。該電容器串聯(lián)電抗器設(shè)備型號(hào)為CKGDKL-35-800-2910-12W,額定容量800 kvar,額定電壓35 kV,額定電流274.9 A,額定電感34.2 mH,出廠日期為2012年4月。

2 帶電檢測(cè)

試驗(yàn)人員結(jié)合前期異常情況,采用多種方式對(duì)運(yùn)行電壓下干式空心電抗器進(jìn)行檢測(cè),試驗(yàn)人員在靠近A相可聽(tīng)到電抗器發(fā)出異響。

2.1 紅外測(cè)溫

通過(guò)紅外測(cè)溫方式,試驗(yàn)人員在運(yùn)行電壓下紅外測(cè)溫未發(fā)現(xiàn)異常,此時(shí)電抗器三相電流分布一致,均在274 A左右,A、B、C三相溫度分布相同,三相熱點(diǎn)溫度均在12 ℃上下(見(jiàn)圖1),可判斷電抗器內(nèi)部無(wú)過(guò)熱性故障。

(a)A相

(b)B相

(c)C相圖1 紅外測(cè)溫

2.2 空氣中超聲波局部放電檢測(cè)

運(yùn)行電壓下,采用空氣中超聲波測(cè)量,空氣中背景為-6 dB,三相測(cè)量超聲信號(hào)最大在7 dB左右,位置在電抗器底部,如圖2所示,可判斷電抗器內(nèi)部無(wú)異常放電故障。

(a)A相電抗器底部

(b)信號(hào)圖譜圖2 超聲信號(hào)最大處

2.3 聲學(xué)成像

按照?qǐng)D3方向測(cè)試,在靠近A相串聯(lián)電抗器側(cè),可聽(tīng)見(jiàn)運(yùn)行人員描述的異響,該異響呈現(xiàn)為規(guī)律“撞鐘”聲。

圖3 測(cè)試位置

在電抗器五點(diǎn)左右方向,即圖3支柱1處,由上到下都出現(xiàn)較大振動(dòng)信號(hào),按照頻譜規(guī)律可知,振動(dòng)頻率在25 kHz附近出現(xiàn)峰值,如圖4所示。

(a)A相串聯(lián)電抗器上部

(b)A相串聯(lián)電抗器底部

(c)A相串聯(lián)電抗器支柱圖4 A相1號(hào)柱振動(dòng)視頻

與上部信號(hào)有所差異,呈現(xiàn)“雙峰”的同時(shí)在10～25 kHz之間有較強(qiáng)信號(hào),幅值超過(guò)0.2(上述信號(hào)在0.2以下)。同時(shí)降低信號(hào)顯示閾值后,對(duì)比圖5(a)和圖5(b)可發(fā)現(xiàn)4個(gè)支柱在同一個(gè)位置附近均有信號(hào),但1號(hào)柱信號(hào)最強(qiáng)。

(a)最強(qiáng)信號(hào)

(b)擴(kuò)大信號(hào)范圍

由帶電檢測(cè)結(jié)果可判斷,紅外、超聲波局放未見(jiàn)明顯異常,但聲學(xué)成像到1號(hào)柱側(cè)在11～21 kHz(本儀器頻帶在11～31.25 kHz)中都有較強(qiáng)信號(hào)分布,而電抗器上振動(dòng)頻帶只集中在25 kHz附近,判斷異響信號(hào)來(lái)自1號(hào)柱內(nèi)可能性較大。

3 停電檢查及試驗(yàn)

3.1 外觀檢查

通過(guò)以上帶電試驗(yàn),基本可排除電抗器外部絕緣問(wèn)題,確定進(jìn)行停電檢查處理。停電后,開(kāi)展外觀檢查及常規(guī)試驗(yàn),其中常規(guī)檢查在三相電抗器內(nèi)未見(jiàn)異物,各連接螺栓未見(jiàn)連接松動(dòng),在內(nèi)部未見(jiàn)異常(見(jiàn)圖6)。在敲擊A相1號(hào)柱時(shí),可聽(tīng)見(jiàn)與運(yùn)行電壓下異響類似聲音,在敲擊其他支柱時(shí),未見(jiàn)類似聲音。觀察電抗器接地形式,電抗器1、2支柱接地相連,3、4支柱接地相連,支柱絕緣子法蘭通過(guò)螺栓在玻璃鋼支柱內(nèi)通過(guò)接地引下線與1、4支柱底部接地(支柱編號(hào)見(jiàn)圖3)。

(a)A相內(nèi)部檢查

(b)接地連接情況圖6 外觀檢查

3.2 例行試驗(yàn)

35 kV 1號(hào)電容器組在2018年開(kāi)展例行試驗(yàn)、絕緣電阻、直流電阻測(cè)量均正常。本次試驗(yàn)測(cè)試絕緣電阻、直流電阻、電感量測(cè)試,其中,2022-01-27 A、B、C相直流電阻測(cè)試值為1×105mΩ均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi),具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

表1 2018-07-03例行試驗(yàn)絕緣電阻和直流電阻結(jié)果

表2 2022-01-27例行試驗(yàn)直流電阻和電感量測(cè)試結(jié)果

3.3 匝間過(guò)電壓試驗(yàn)

前述試驗(yàn)及檢查中,除懷疑A相1號(hào)柱內(nèi)接地引下線與支柱壁碰撞相關(guān),未見(jiàn)其他異常。為排除內(nèi)部絕緣問(wèn)題,開(kāi)展匝間過(guò)電壓試驗(yàn)?？紤]匝間過(guò)電壓存在一定破壞性,試驗(yàn)電壓由文獻(xiàn)[14]中規(guī)定的80%出廠值降為70%(112 kV)。

圖7 匝間過(guò)電壓試驗(yàn)結(jié)果

綜合35 kV 1號(hào)電容器串聯(lián)電抗器帶電檢測(cè)、停電檢查、常規(guī)實(shí)驗(yàn)、匝間過(guò)電壓試驗(yàn)分析,判斷該電抗器無(wú)絕緣方面異常。

3.4 起吊檢查

隨后將干式電抗器吊起后,檢查內(nèi)部支柱,發(fā)現(xiàn)上部接地通過(guò)軟質(zhì)金屬與底部接地相連(見(jiàn)圖8)。

圖8 內(nèi)部檢查

由于A相內(nèi)部軟質(zhì)金屬線長(zhǎng)度較長(zhǎng),隨著頂部干式電抗器振動(dòng),會(huì)與玻璃鋼碰撞,產(chǎn)生類似“撞鐘”聲響。隨后對(duì)內(nèi)部金屬進(jìn)行處理,減少內(nèi)部接地線長(zhǎng)度,重新安裝完畢后帶電運(yùn)行,異響消失。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)采用帶電檢測(cè)、停電試驗(yàn)方法,對(duì)干式空心電抗器進(jìn)行異常診斷,綜合采用各種方法的檢測(cè)特點(diǎn),綜合異響聲音規(guī)律、聲學(xué)成像及停電檢查結(jié)果,可判斷該電抗器由于受電動(dòng)力影響,內(nèi)部與玻璃鋼支柱壁發(fā)生碰撞產(chǎn)生異響。在匝間過(guò)電壓試驗(yàn)中,由于通過(guò)電流較小,無(wú)法產(chǎn)生足夠電動(dòng)力,未檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)及異響。隨后對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理,異響消失。通過(guò)分析判斷可知,幾種方式可有效檢測(cè)干式電抗器異常,為后續(xù)檢修策略制定提供數(shù)據(jù)支撐。