避免户外干式空心电抗器发生故障的措施
第３４卷第２期
２０１３年４月
电力电容器与无功补偿
ＰｏｗｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ＆ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
Ｖ０１．３４Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１３
避免户外干式空心电抗器发生故障的措施
李飞舟１，向莉１，刘全峰２，梁艺超２，赵倩２
（１．湖北宜昌供电公司变电检修中心，湖北宜昌４４３００５；２．陕西合容电气股份有限公司，陕西西安７１２０２２）
摘要：目前１０—３５ｋＶ电容器组最常用的串联电抗器为干式空心结构，随着干式空心电抗器
的广泛应用，其存在的各种问题也日渐暴露出来，事故的频繁发生对电网安全运行造成了一定的影响。本文结合典型的干式空心串联电抗器事故，从电抗器的设计、工艺及运行入手，对干式空心串联电抗器事故可能原因进行分析，并对电抗器安全运行的防护措施进行研究，总结了电抗器在设计、生产及运行阶段应注意的事项。
关键词：干式空心串联电抗器；绝缘；匝间短路；相间短路
中图分类号：ＴＭ４７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４—１７５７（２０１３）０２－００５８－０４
ＦａｕｌｔＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎ
Ｍｅａｓｕｒｅｓ
ｏｆＯｕｔｄｏｏｒＤｒｙ・ｔｙｐｅＡｉｒ－ｃｏｒｅＲｅａｃｔｏｒ
ＬＩＦｅｉ—ｚｈｏｕｌ，ＸＩＡＮＧＬｉｌ，ＬＩＵ
Ｑｕａｎ．ｆｅｎ９２，ＬＩＡＮＧ
Ｙｉ－ｃｈａ０２，ＺＨＡＯ
Ｑｉａｎ２
（１．ＴｈｅＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＣｅｎｔｅｒｏｆＹｉｃｈａｎｇ，ＨｕｂｅｉＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，
Ｙｉｃｈａｎｇ４４３００５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａａｎｘｉＨｅｒｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｓｅｒｉｅｓ
ｒｅａｃｔｏｒｓ
７１２０２２，Ｃｈｉｎａ）
ａｒｅ
ｆｏｒ１０～３５ｋＶｃａｐａｃｉｔｏｒｂａｎｋｏｆｄｒｙ・ｔｙｐｅ
ａｉｒ—ｃｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｗｉｔｈｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｒｙ—ｔｙｐｅａｉｒ－ｃｏｒｅｒｅａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｅｄｖａｒｉｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｓ
ａｒｅ
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ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ
ｏｆｆａｕｌｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅ
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Ｏ
引言
电抗器是电力系统的重要电力设备之一。电
电流十分敏感的器件，或因使用不当、自然老化、运
行条件恶劣、运行管理不过硬，加之近年来恶性竞争造成的产品质量参差不齐等原因，干式空心电抗器故障频发、损坏甚至烧毁事故屡见不鲜，给电网
安全运行造成一定影响。
基于以上原因，我们对典型的干式电抗器故
抗器按冷却方式可分为干式电抗器、油浸式电抗器
２种。随着科技发展和社会进步，人们环保意识越
来越强，干式电抗器逐渐成为电抗器产品的主流。干式空心电抗器具有损耗小、噪音低、维护简单、不存在磁饱和现象，电抗线性度好等优点，在电网中应用越来越广泛。目前７５％的３５ｋＶ及以下电容器组用串联电抗器均采用干式空心结构。而在电容器装置中，电抗器与电容器一样是对过电压、过
障进行分类研究，通过与运行方和生产方的合作，进行大量模拟试验，总结出干式空心电抗器设计
生产时应注意的环节与问题，通过对材料、结构以
及工艺的研究，提出了一系列改进措施¨引。
收稿日期：２０１２—１１－２８
・５８・
万方数据
２０１３年第２期・运行维护与故障分析・李飞舟，等避免户外干式空心电抗器发生故障的措施（总第１４６期）
１
电抗器故障分类及成因分析
电抗器故障存在各方面的原因，且分析起来有
２
采取电抗器安全运行的措施
２．１匝间短路预防措施
一定的难度，尤其是在现场情况比较复杂，同时又没有任何资料参考的情况下，对故障电抗器无法分析，从宜昌供电局近年来对电抗器事故统计数据分析，不管是电抗器绝缘老化还是包封进水Ⅲｏ等原因，多种电抗器事故瞬间，即各种原因的终结点都是以匝间短路的形式呈现给人们，该类型故障占电抗器故障总数的６４％。以相间短路形式呈现给人们的约占电抗器故障总数的２４％。经过测试与分析确定是设计、安装不当的约占电抗器故障总数的１２％。故障统计如图１所示。
１）避免沿面放电现象。沿面树枝状放电会
加速绝缘老化【６Ｊ，绝缘老化至一定情况下会出现
匝间短路。
２）设计温升留有裕量¨剖，杜绝存在局部异热点。电抗器平均温升过高，不会造成电抗器短时间内发生故障，但局部异热点会在短时间内导致电抗器事故发生。
３）用工艺办法防止电抗器龟裂与裂缝。一
旦雨水和潮气渗入电抗器包封内部，会加速聚酯薄膜的水解老化，甚至直接形成匝间短路。
２．２相间短路预防措施
１）保证电气安全距离，增加绝缘子爬电距离
及干弧距离。
图１故障分析统计表
Ｆｉｇ．１
Ｆａｕｌｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ
２）尽可能选取平放布置，叠放电抗器装设网孔合适的围栏，防止小动物攀爬。
３）应定期清理电抗器表面以及绝缘子表面。
２．３避免电抗率匹配及电抗器安装造成电抗器
因电抗器匝间短路形式故障占到总故障的“％，故举一案例：２０１２年１１月１日，位于湖北宜昌楼子河变电站的干式空心串联电抗器ＣＫＧＫＬ．９６／１０—６出现故障，电抗器Ａ相烧毁。该电抗器于２００５年投运，三相叠装户外放置。事故由当班运行人员巡视时发现，并及时进行处理。该电抗器故障引起生产厂家高度重视，第二天厂家组织技术人员赶到故障现场查看，分析原因是Ａ相端部绝缘在长时间户外运行及热胀冷缩下出现缝隙，事故时，宜昌地区持续阴雨，雨水渗入电抗器包封，导致导线匝间绝缘强度急剧下降，在投切的瞬间出现运行过电压情况，相邻两匝线绝缘被击穿形成一个短路环。此时电抗器该短路环温升急剧升高，带动相邻线层的绝缘被破坏，故障迅
速蔓延导致事故发生，如图２所示。
故障而采取的措施
１）明确电网背景参数，正确选择电容器和配套电抗器的参数。电抗率匹配不当可能产生谐振，谐振会放大谐波电流数倍至数十倍，和基波电流迭加后的电流值会超过电抗器最大持续运行电
流，给安全运行造成威胁【９。１…。
２）注意电抗器漏磁影响，若在磁场范围有铁磁闭环回路，如地网、构架等，不仅会产生较大的涡流损耗，还有可能改变电抗器的电位及电流分布，使电抗器出现局部异热点¨１ｌ。
３）电抗器在安装完成之后，应检查通风道中
是否有杂物遗留。
３干式空心电抗器设计、工艺改进
１）针对上述问题，从以下几方面人手，进行设计优化、结构改进以及工艺研究。
①正确选用环氧树脂的绝缘耐热等级［１放宽裕度。
２ｌ。
②针对现场情况选取合适的电流密度并适当
图２包封渗水造成匝间短路
Ｆｉｇ．２
Ｉｎｔｅｒ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃａｕｓｅｄｂｙｗａｔｅｒｌｅａｋａｇｅｏｆｅｎｔｒａｐｍｅｎｔ
③选取合适的绝缘材料组合作为绕组导线
绝缘。
・５９・
万方数据
２０１３年第２期电力电容器与无功补偿第３４卷
④电抗器留有足够的端绝缘。⑤保证线圈绝缘的整体密封性。
⑥配防雨帽和内外加假包封一定程度上能减
弱绝缘老化速度¨３｜，抑制表面泄漏电流。
⑦改善生产条件，提高工艺水平，提高人员素
质，减少人为因素的影响。
２）电抗器改进后优化前后对比，见表ｌ。
表１主要优化点对比
Ｔａｂ．１
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍａｉｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐｏｉｎｔｓ
优化前优化后
改进后的优点
无假内外假包封可以有效地使包包封内外增加假包封
封规避日晒雨淋，解决线圈内外表面龟裂及沿面爬电问题Ｂ级环Ｆ级环氧树脂
Ｆ级环氧树脂的耐热绝缘水平氧树脂
相较Ｂ级提升了２５％。
毛曼謇２璧妻磐１．星爹雾薯譬：警ｌｕＪ垡ＩｌＵ＇．Ｉ偿／怵．萱，．＇ｊ＇ｋ．冬＇Ｔ＂盟半叠包
譬垩厘婆！黑＋出现水解现象，蒿筹凳荔嘉夏１，ｔ－Ｉ屡栗篓
层无纺布浸胶
嵌荔燕簇ｊ瓶’茄蠹蒜苗醋鬟
正置绕线线圈倒置绕线
可以对线圈顶端容易淋雨的
缝隙起到封补
电抗器和电容器串联回路闭合瞬间电压几乎全加在电抗器上，电抗器承受电压是额定时的１０一２５倍，线圈首端电位；．。
每１层绕组的起
梯度很大，瞬间电压加在电抗薹二篙始和收尾的５～器绕组的前几匝，所以对起始嚣岩奢叫１”镪
ｌｏ匝线采用稀绕
收尾的匝间要求更高。此处Ｔ艺。
采用稀绕工艺，利用浸胶玻璃纤维纱填充匝与匝的缝隙，作为匝间绝缘的加强，对绝缘老化甚至匝间击穿起到了有效的防护作用。
霎蓁萋重｜｜蒸囊霎蓁蓁黼蓁雾
露器嚣…㈣蚕
垂娈绕织布绕纱Ｔ艺进行绕组表面
上乙
花绕绕纱工艺
纱层绕制。确保凝固后的玻璃钢整体的受力强度，避免龟裂
３）经济性对比。以ＣＫＧＫＬ．９６／１０—６为例，经核算，优化后每组成本上涨约为１９．６％。以不到２０％的价格，换取电抗器的安全运行，我们算一笔账，以某５万元的电抗器为例，加价１万元即可购
・６０・
万方数据
置性能更可靠的同类产品。
４运行方应注意的事项
近年来随着人员素质的不断加强以及相关标准规程的制定，产品匹配不正确、安装不当引起电抗器事故率近年来呈下降趋势；又因加强了人员培训、改进设计方案、施工安装的管理之后，上述
原因可以得到有效杜绝。尽管如此，安全大于天，要将电抗器事故率降至最低，就要严格按照
《１０—６６ｋＶ干式电抗器运行规范》进行操作，采
取措施如下：
１）加强巡视，及时发现设备运行中存在的问题，并及时处理，避免发生其他恶性事故。
２）定期进行全面检查，将线圈裂缝作为检查
的重点。
３）加强干式电抗器的运行巡视和红外测温工作。注意与历史温升、相间温升比较，及时发现
电抗器是否异常。
５结论
由于干式空心电抗器本身存在绝缘裸露及密封性较差等结构缺陷，为确保电抗器能够长期安全运行，需要供需双方密切配合与沟通，对导致电
抗器故障原因作出正确的分析与判断，并不断地
改进与优化，从电抗器选型、设计、生产及运行等方面杜绝各种潜在的运行隐患。
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［６］成海滨．一起变电站１０ｋＶ电抗器击穿事故的分
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ＦＵ
Ｙｉｎ－ｅａｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆ
ｏｕｔｄｏｏｒ
向莉（１９７７一），女，助理工程师，主要从事电力设备
的运行及检修工作。
ｄｒｙ－ｔｙｐｅ
ａｉｒ－ｃｏｒｅｒｅａｃｔ—
刘全峰（１９７９一），男，高级工程师，主要从事电抗器、
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Ｈｏｎｇ－ｇｅ，ＬＩＡＮＧＹｉ－ｃｈａｏ，ｅｔａ１．
梁艺超（１９８４一），男，工程师，主要从事电抗器、静止
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赵倩（１９８５一），女，助理工程师，主要从事电抗器、放电线圈的设计工作。
ＱＩＩａｎ－ｆｅｎｇ，ＤＡＮＧ
中国已拥有世界唯一特高压输电技术
在十八大新闻中心举行的“实施创新驱动战略加快转型发展步伐”集体采访中，国家电网公司总经理刘振亚在回答央视记者提问时，自豪地告诉中外记者，我国已拥有世界上唯一的特高压技术，已经完全具备大规模建设特高压电网的条件。
特高压工程主要是指特高压交流和特高压直流工程，我们第一个特高压交流是在２００９年元月６日
投运的，特高压直流工程是在２０１０年７月８日投运的，已分别安全运行近四年时间和二年半的时间，根据运行的情况来看，电气性能良好，安全、环境、经济等各项指标达到和超过了设计的标准和要求，几年来，经受住了雷雨、雨雪、冰冻、雷击等恶劣自然条件和各种运行方式的考验，证明是成功的。
刘振亚认为，目前我国已经完全具备大规模建设特高压电网的条件。他自豪地告诉大家，特高压技术，我国不仅拥有完全的有自主知识产权，而且这项技术在世界上是唯一的。过去，美国、意大利等国家做过这方面的研究，俄罗斯、前苏联和日本做过这样的工程实践。但是，由于技术等方面的原因，没有成
功。也没有实现商业化运营。在发展的过程中，我们遇到的困难之大、阻力之大，是可以想像的。刘振亚
在这里也对社会各界的关心支持表示感谢。
・６１・
万方数据
避免户外干式空心电抗器发生故障的措施
作者：作者单位：李飞舟， 向莉， 刘全峰， 梁艺超， 赵倩， LI Fei-zhou， XIANG Li， LIU Quan-feng， LIANG Yi-chao ， ZHAO Qian
李飞舟,向莉,LI Fei-zhou,XIANG Li(湖北宜昌供电公司变电检修中心,湖北宜昌,443005)， 刘全峰,梁艺超,赵倩,LIU Quan-feng,LIANG Yi-chao,ZHAO Qian(陕西合容电气股份有限公司,陕西西安,712022)刊名：电力电容器与无功补偿
英文刊名：Power Capacitor & Reactive Power Compensation年，卷(期)：
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本文链接：
http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dldrq201302012.aspx