陳 懿 楊 鑫 唐家萍 黃佳林

（國網(wǎng)上海電力公司超高壓分公司）

0 引言

500kV 超高壓變電站一般采用低壓側(cè)并聯(lián)電容器組，為系統(tǒng)提供無功功率，抬高電壓的作用［1］。而為了有效抑制電容器合閘涌流，以及抑制高次諧波，在并聯(lián)電容器組回路中串聯(lián)電抗器［2］。串聯(lián)電抗器一般為干式，安裝于戶外，所處環(huán)境較為惡劣，常年遭受風(fēng)吹雨淋以及鳥害。在夏季電容器頻切時，串抗著火燒毀事件頻發(fā)［3-5］。戶外串抗著火時，無有效監(jiān)測手段，存在著火無法及時發(fā)現(xiàn)并熄滅的隱患，危害整個變電站的安全。

基于以上原因，本文從串聯(lián)電抗器接線方式、著火時保護(hù)動作情況展開分析，制定著火時處理方案，并提出針對性的預(yù)防和應(yīng)對措施，降低串抗著火率，幫助及時發(fā)現(xiàn)串抗著火，將故障控制在最小范圍內(nèi)，對串聯(lián)電抗器的運(yùn)維管理有著借鑒意義。

1 接線方式

在國內(nèi)500kV 變電站主變低壓側(cè)安裝的35kV 并聯(lián)電容器裝置多數(shù)采用框架式電容器組，其串聯(lián)電抗器采用干式空芯電抗器，串聯(lián)電抗器幾乎全部裝設(shè)于電源側(cè)（前置）［1］，故本文主要以此種類型展開探討。

串抗前置式接線方式中根據(jù)電容器開關(guān)位置還有以下兩種情況，見圖1 所示：（a）開關(guān)位于串抗后側(cè)，即自35kV 母線至電容器方向設(shè)備依此為電容器母線閘刀→串抗→電容器開關(guān)→流變→電容器組、避雷器、放電線圈。（b）開關(guān)位于串抗前側(cè)，即自35kV 母線至電容器方向設(shè)備依此為電容器母線閘刀→電容器開關(guān)→流變→電容器閘刀→串抗→電容器組、避雷器、放電線圈。兩種接線方式均能實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電抗器的主要的功能，但不同接線方式，在串抗著火時，保護(hù)動作情況不同，故障切除影響不同。另外，有些站主變35kV側(cè)無總開關(guān)。

圖1 35kV串聯(lián)電抗器接線方式

2 保護(hù)動作情況

由于500kV 變電站的35kV 系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時，故障點(diǎn)電流為所有線路的接地電容之和，電流值較小，而且三相之間線電壓仍對稱，所以在串抗在僅單相著火時，保護(hù)不動作，無開關(guān)跳閘。

由單相著火發(fā)展為相間故障或者多相著火時，保護(hù)動作情況如下：對于圖1 中（a）開關(guān)后置式接線方式，故障電流不經(jīng)過電容器流變，經(jīng)過主變35kV流變，因此由主變低壓側(cè)后備保護(hù)動作，跳開35kV總開關(guān)，切除故障；對于圖1 中（b）開關(guān)前置式接線方式，故障電流流經(jīng)電容器流變和主變35kV流變，但是電容器過流保護(hù)動作時限段，先動作，跳開電容器斷路器，切除故障。

對于圖1 中（a）類接線方式即使電容器開關(guān)跳閘也無法切除故障，同時考慮保護(hù)動作級差情況，主變后備保護(hù)動作切除故障較電容器保護(hù)動作時間長。而且對于主變低壓側(cè)沒有總開關(guān)的情況下，低壓側(cè)后備保護(hù)動作后會直接跳開高中壓側(cè)，使主變失電，造成事故影響擴(kuò)大，故不建議采用此種接線方式。

3 串抗著火處理方案

3.1 處理原則

確認(rèn)著火后，退出受影響無功設(shè)備的AVC 功能，開關(guān)未斷開的立即拉開，在著火設(shè)備至少轉(zhuǎn)為冷備用最好是檢修狀態(tài)后，再進(jìn)行滅火。滅火時注意與帶電設(shè)備的安全距離，若會影響到鄰近設(shè)備，將設(shè)備陪停。若有消防人員到場，要告知設(shè)備帶電情況，保證人員和設(shè)備安全，嚴(yán)禁擴(kuò)大事故。

3.2 處理步驟

以圖1 中（a）中接線方式下單相著火為例，闡述處理過程：

（1）當(dāng)運(yùn)行組發(fā)現(xiàn)有低壓開關(guān)跳閘或者35kV 母線電壓異常時，立即派人前往現(xiàn)場，并利用遙視查看該段母線范圍內(nèi)的設(shè)備。發(fā)現(xiàn)有X串抗處冒煙，立即退35kV 該段無功設(shè)備AVC，拉開對應(yīng)主變35kV 開關(guān)。簡單匯報相關(guān)調(diào)度與領(lǐng)導(dǎo)。

（2）維操組人員到達(dá)現(xiàn)場后檢查相應(yīng)一次二次設(shè)備情況，詳細(xì)匯報相關(guān)調(diào)度與領(lǐng)導(dǎo)。時間允許情況下，應(yīng)先將該段上站用電進(jìn)行調(diào)整?；饎葺^大時，應(yīng)立即撥打119。

（3）根據(jù)相關(guān)指令，現(xiàn)場迅速組織人員，隔離故障，立即將相關(guān)設(shè)備改為檢修。若時間緊迫火勢較大，至少要在冷備用狀態(tài)下進(jìn)行處理。滅火時若會影響到鄰近設(shè)備，應(yīng)將設(shè)備陪停。做好安全措施，考量安全、合適的滅火方案后，對失火設(shè)備進(jìn)行滅火。注意與周圍臨近設(shè)備的帶電距離。

（4）串聯(lián)電抗器為干式電抗器，非注油類設(shè)備，可采用距離最近的消火栓取水滅火，具體步驟：1）從就近水帶箱內(nèi)取出水袋，1 人拿著水帶一端迅速拖往著火串抗處。2）另一人迅速將水帶接頭與消火栓進(jìn)行連接。3）開水滅火前檢查水帶應(yīng)無纏繞、暢通。4）消火栓一端的人員緩慢打開閥門進(jìn)行放水，注意開閥方向?yàn)槟鏁r針方向，消火栓頂端有標(biāo)明方向。5）打開閥門的幅度一定要小，防止水注射向相鄰運(yùn)行設(shè)備，造成觸電。慢慢調(diào)整，直到水流大小合適為止。6）明火覆滅后，要持續(xù)澆水降溫，防止復(fù)燃。

火勢較大，運(yùn)維人員無法處理，應(yīng)待專業(yè)消防人員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行滅火，并告知帶電位置，注意事項(xiàng)，保障安全。

（5）滅火成功后，在調(diào)度命令下恢復(fù)正常設(shè)備的運(yùn)行，即將對應(yīng)主變35kV 開關(guān)改運(yùn)行，恢復(fù)站用電正常接線，以及35kV 三段上其他無功設(shè)備AVC。布置好安全措施后，由專業(yè)人員對串抗進(jìn)行維修與更換。

針對圖1 中（b）類接線方式，處理方法上不同之處在于，只需要拉開著火串抗的電容器開關(guān)即可，不涉及到該段母線上其他無功設(shè)備、主變低壓開關(guān)和站用電，其余步驟類似。對于圖1 中（a）類接線方式，主變低壓側(cè)沒有總開關(guān)的情況下，需要拉開主變的中高壓側(cè)，巡檢范圍也有所增大，其余步驟類似。

4 建議措施

串聯(lián)電抗器位于戶外，雖然有防雨罩，但是在強(qiáng)風(fēng)尤其臺風(fēng)天氣，其內(nèi)部還是會受潮，此外，鳥害也會造成金屬物落入干抗內(nèi)部，導(dǎo)致在高電壓下其磁場不均勻產(chǎn)生畸變，使得絕緣受到損壞。一般電抗器著火都是由匝間短路發(fā)展而來。

4.1 預(yù)防措施

為了保障串聯(lián)電抗器安全運(yùn)行，避免發(fā)生事故，提出了以下幾點(diǎn)建議措施。

（1）做好日常巡視：在各類巡視中，應(yīng)加強(qiáng)干式電抗器外觀檢查和紅外測溫工作，對干抗有條件應(yīng)采用多角度測溫。在連續(xù)降雨或晴雨交替天氣后，對于戶外運(yùn)行干式電抗器，應(yīng)增加一次特巡并進(jìn)行紅外檢測、紫外檢測，并保留相關(guān)圖譜記錄。

（2）加強(qiáng)驅(qū)鳥防鳥措施：給干式串抗加裝防鳥裝置，防止鳥類活動造成的設(shè)備隱患。日常巡視過程中，注意觀察是否有鳥類筑巢現(xiàn)象，及時清理鳥窩，避免金屬物落入。

（3）定期維護(hù)：定期清理電抗器上的污物，每3-5 年定期進(jìn)行防污閃及絕緣材料噴涂，保證絕緣良好。

4.2 應(yīng)對措施

為了及時發(fā)現(xiàn)電抗器著火以及降低故障影響范圍，提出以下幾點(diǎn)建議措施：

（1）投入后及時檢查：AVC 投入后，運(yùn)行組應(yīng)在自動化后臺檢查確認(rèn)開關(guān)狀態(tài)和信號是否正常。5-30 分鐘內(nèi)安排人員到現(xiàn)場檢查干式電抗器外觀及測溫。

（2）更改接線方式：對于（a）類接線方式站點(diǎn)，在有條件情況下，更改為（b）類。新建變電站建議以（b）類接線方式為主。著火時，縮短保護(hù)跳閘范圍，減小事故影響。

（3）設(shè)置串抗端電壓保護(hù)：利用伏安特性，在串抗的兩端上跨接專用電壓互感器，得到實(shí)時的端電壓U，若匝間短路，其值必定會降低。當(dāng)電壓降低到限定值時（如70%的端電壓），保護(hù)動作切除故障。

（4）設(shè)置溫?zé)焾缶b置：利用串抗匝間短路時本體溫度快速上升、以及著火初期大量煙塵的特性，在其頂部加裝溫度或煙塵傳感器，當(dāng)故障發(fā)生時，發(fā)出告警提醒運(yùn)行人員或者直接作用于跳閘。

5 結(jié)束語

串聯(lián)電抗器在抑制合閘涌流和諧波上有著重要作用，但由于其惡劣的運(yùn)行環(huán)境，導(dǎo)致著火事件時有發(fā)生，影響電網(wǎng)穩(wěn)定，為此有必要展開著火事故研究。本文從接線方式進(jìn)行分析，對比了電抗器與開關(guān)位置不同時的保護(hù)動作情況，并得到無論何種接線方式在僅為單相著火時，無保護(hù)跳開開關(guān)，使電抗器斷電。接著制定了串抗著火時，運(yùn)維人員應(yīng)急處理的原則及詳細(xì)步驟，到達(dá)迅速滅火保障系統(tǒng)穩(wěn)定。最后從預(yù)防措施以及應(yīng)對措施兩個方面提出建議，將電抗器著火的可能性和危害性降到最低，為設(shè)備的運(yùn)維管理提供有力參考。