干式串联电抗器运行可靠性提升措施李玉森

干式串联电抗器运行可靠性提升措施李玉森

李玉森

广州广日电气设备有限公司

摘要：干式串联电抗器在国内电力系统中大量应用，按结构分为干式空心电抗器和干式铁心电抗器，干式串联电抗器具有投资低廉运维简单的特点，但由于干式电抗器在电力系统中属于保护区外设备，在其发生缺陷或故障时，无法实现预警、故障保护动作，导致事故扩大，影响了电网的安全运行，影响了变电站的就地无功支撑，为此需要结合干式串联电抗器的技术特点进行研究，制定一些对应的技术措施来提高干式事联电抗器的运行可靠性。

关键词：干式串联电抗器；运行可靠性；措施

引言

干式电抗器按结构形式进行划分，有干式空心电抗器和干式铁心电抗器两种。按用途划分，可分为并联电抗器和电容器组串联电抗器。低压并联电抗器作用：削弱空载或轻载时长线路的电容效应，稳定电网的运行电压，改善供电质量：减少潜供电流，加速潜供电弧的熄灭。电容器组串联电抗器作用：降低电容器组的涌流倍数和频率，与电容器组结合对某些高次谐波进行调谐，滤除这些谐波，提高供电质量：对电容器组起保护作用。

干式串联电抗器在电力系统运行过程中存在一些问题，如线圈匝间绝缘缺陷、包封表面缺陷、局部温升过高导致干式空心电抗器发生故障：故障的发生易导致火险、变压器低压侧相间短路事故，严重影响了电网系统的可靠性，为此需要研究干式串联电抗器的运行可靠性提升措施，本文将结合设备特点、缺陷进行分析。

一、电抗器概念

电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称为电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。

二、干式电抗器的种类

电抗器是重要的的电力设备，在电力系统中起补偿杂散容性电流、限制合闸涌流、限制短路电流、滤波、平波、启动、防雷、阻波等作用。根据电抗器的结构型式可分为空心电抗器、铁心电抗器与半心电抗器。

补偿杂散容性电流的电抗器主要有并联电抗器与消弧线圈。并联电抗器的作用是限制电力传输系统的工频电压升高现象，工频电压升高的原因在于空载长线的电容效应、不对称对地短路故障与突然甩负荷。消弧线圈通常应用在陪电系统，它的作用是使得单相对地短路电流不能持续燃烧，导致电弧熄灭。消弧线圈通常具有调谐功能，可根据电力系统的杂散电容与脱谐度改变其电感值。

串联电抗器或称阻尼电抗器的作用是限制合闸涌流。串联电抗器与电力电容器串联使用，用于限制对电容器组合闸时的浪涌电流，通常选取电容器组容量的6%。

限流电抗器是串联于电力系统之中，多用于发电机出线端或配电系统的出线端，起限制短路电流的作用。为了与其他电力设备配合，其实际阻抗不能小于额定值。

滤波电抗器与电容器配合使用，构成LC谐振支路。针对特定次数的谐波达到谐振，滤除电力系统中的有害次谐波。

波电抗器应用在直流系统中，起限制直流电流的脉动幅值作用。在设计平波电抗器时须注意线圈中的电流是按电阻分布的，设计时最好采用微分方程组计算。若按交流阻抗设计可能造成线圈出现过热现象，且阻抗值未必准确。

启动电抗器用于交流电动机启动时刻，限制电动机的启动电流，保护电动机正常运行。

防雷线圈通常用于变电站进出线上，减低侵入雷电波的陡度与幅值。

阻波器与防雷线圈的应用场合相仿，线圈内装有避雷器与调协装置。用于阻碍电力线路中特定的通讯载波，便于将通讯载波提取出来，实现电力载波的重要设备。

三、基本结构特性

干式空心电抗器由多个包封组成。其中，包封的材料多数是采用环氧树脂浸渍过的玻璃纤维，各包封之间用撑条支撑隔开形成散热风道，线圈的上、下端多使用星型架作为绕组的进、出线连接，并用拉纱方式将上、下星架进行固定，在每个包封内部，充斥着不同规格的带有股间（匝间）绝缘的铝线，多根铝线以并联的方式紧密绕制，铝线之间通过相互粘接增加绕组的机械强度，而包封的外部则喷涂僧水性好、阻燃、防紫外的涂料，以满足户外苛刻的运行条件。

干式铁心电抗器，结构与干式变压器类似，采用环氧树脂成型固体绝缘结构，一般为三相共体，以硅钢片为导磁介质，由环形铁轭、高填充系数的辐射式铁心柱组成三角形磁路结构。其线圈由多个包封组成，并以小截面多股玻璃丝漆包扁铜线平行并绕而成。包封间设置轴向散热气道，采用空气自冷却方式。

四、干式串联电抗器典型缺陷

通过对国内部分地区的干式串联电抗器的运行情况进行分析，干式串联电抗器的主要缺陷类别有：

匝间绝缘损坏

1.干式空心电抗器绝缘击穿起火包封表面开裂、干式铁心电抗器绝缘损坏导致起火、风道脏污处局部放电导致绝缘损坏。

2.发热

瓷瓶、星架发热、风机停运、户内通风问题、接地引下线发热、夹件绝缘老化、损坏、屋顶发热、线夹发热、

3.振动噪声问题

噪声超标、振动、夹件松动、绝缘损坏、螺栓松动、本体裂纹、防护罩松动、

4.引拔棒脱落

未引起故障、引起短路

5.异物

鸟害、小动物、

6.过电压问题

投切时烧损、铁心电抗器端部绝缘损坏、匝间绝缘试验波形异常

7.试验

直流电阻超标、

8.巡检问题

无检修空间、无围栏无法巡视

案例1：110KV某变电站户外电抗器，运行几年后，由于长期暴露在空气中，受温度变化、雨水及紫外线影响，外绝缘脱落。

案例2：35kV某变电站电容器组用串联电抗器无防雨、防晒措施，A相、B相绝缘漆脱落。

五、干式串联电抗器运行可靠性提升措施

结合制造、设计、安装、运行等环节特点，通过对缺陷问题的类别及问题内容细分，提出了以下技术措施来提升干式串联电抗器的运行可靠性，以下措施均经过现场运行的实际验证。

（1）户外用干式空心电抗器，出厂时各包封表面应喷涂RTV-?II?绝缘涂料：根据干式空心电抗器包封表面绝缘劣化情况，各包封表面应及时进行RTV_?II?绝缘涂料的喷涂。

（2）强带电检测。对于干式电抗器及其电气连接部分按周期要求进行红外测温和高温天气时的重点测温，积极应用紫外检测，及时发现局部放电、电晕等异常。

（3）户内布置干式铁心电抗器宜设置对流通风装置，通风装置应保持运行良好，户内排风温度不应超过40CO。

（4）干式电抗器室内安装时，完善消防设施。

（5）干式空心电抗器下部支架环形水平接地扁铁禁止接成闭合回路，要留有断开点，防止漏磁导致运行时接地体长期发热。垂直引下线接地扁铁应考虑布置方向。

（6）电抗器铁心应经过特殊工艺处理，整个铁心成为一个紧固的整体，降低产品运行的噪声。

（7）户内干式铁心电抗器设计时可考虑减少振动降低噪声。安装时底座应坐实。

（8）停电检修或处理噪声过大时，应检查紧固件。频繁发生螺栓松动等问题的，应采用防脱扣螺母，或涂抹防松胶，减缓螺栓松动产生。同时应检查风道里是否有异物。

（9）由于制造厂产品设计、工艺质量及出厂把关不严等问题，运行中多发包封间引拔棒脱落问题：现场新设备交接试验不合格，如设备匝间绝缘隐患、直流电阻超标等。

（10）需要制造厂改进工艺、加强质量监督并由甲方开展抽检，从源头上把控设备质量。增加匝间绝缘交接试验项目，可督促厂家提高对设备出厂时的质量管控。

结束语

落实以上技术措施，可以有效提高干式串联电抗器的运行可靠性，分析设备技术发展的未来，提升设备的运行可靠性还可以通过在线监测技术研究来实现及时保护设备的可靠运行。

参考文献

[1].干式空心电抗器故障及运维策略分析[J].王贵山，李应宏，杨盛杰，刘金.电力电容器与无功补偿.2016

[2].干式空心串联电抗器非电量监测及保护装置研究[J].李俊儒，廖立茜，李婧.电工技术.2016