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三相干式电抗器你了解多少?

发布时间:

2021/09/15 00:00

根据电抗器检查及解体情况分析,可以判断35kV1-1L干式空心电抗器起火原因为绝缘击穿以致匝间短路,起火点为第四包封上部。

结合干式空心并联电抗器的结构,介绍了两起500kV变电站35kV干式空心并联电抗器故障检查及处理情况。通过对干式空心并联电抗器的解体检查、故障录波图和相关试验数据分析,确定了两起干式空心并联电抗器故障的原因,并根据网内干式空心电抗器实际运行情况,提出了相应的维护建议。

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干式空心并联电抗器由于具有结构简单、运行维护成本低、性价比高等显著优点,在500kV变电站无功补偿装置中被广泛使用。近年来,匝间短路造成干式空心电抗器烧损的故障频发,已经威胁到电网的可靠运行[2-4]。

同时,根据对干式空心并联电抗器运行情况的分析显示,诱发干式空心电抗器故障的主要原因是制造工艺差,绝缘材料耐热等级低,尤其干式空心并联电抗器断股的情况需重点关注。

(6)干式空心并联电抗器的散热问题应纳入重点研究范畴,通过电抗器在线监测及状态感知手段,提前发现电抗器隐患。

很快,搭载着适用于电抗器内部裂纹识别的内视镜头、驱动组件、传动组件、控制组件的小机器人,投入干式空心电抗器包封试验中,可结果不尽如人意。在粗糙的包封内,小机器人爬行的动力明显不足,转向也不够灵敏。

干式空心电抗器在用铝线绕制绕组时,若线轴的配重不足,铝线绕制速度过快、受力不均匀或者机器突然停止等均可能造成铝线松紧度和粗细不一,导致各铝线圈电阻变化,最终造成电流分布不均。同时,绝缘层的密封性不良会导致电抗器绝缘受潮,造成绝缘降低,这些均是引起匝间短路的主要因素。

公司公开资料显示,成立于1992年,主要从事电抗器和变压器的生产和研发,是产品覆盖电子电磁元件全部应用领域的企业,目前公司主要的产品有三相滤波电抗器、四相五柱式电抗器、水冷电抗器、三相交流电抗器、空心电抗器、隔离变压器以及高频变压器等。

并联在变压器低压绕组侧的干式空心并联电抗器用于长距离输电的无功补偿。而电抗器包封绝缘出现微裂纹往往会使设备绝缘性能下降,甚至导致电抗器烧损。为此,自主开发出可以快速探测及修复微裂纹的装置并研发了相关修复材料,解决了在电抗器绝缘包封狭小夹缝内探测和修复微裂纹的难题。装置应用后大幅降低了干式空心并联电抗器故障率。

干式空心并联电抗器线圈选用截面积较小的铝导线立式绕制,绕制铝线呈平行结构,多股铝线叠加后最终绕制成多层同心式筒形线圈[5]。500kV变电站采用的干式空心并联电抗器从内到外共有14个包封,每个包封为3层结构,有内、外层绝缘包封,中间为铝线绕制的线圈,内、外层绝缘包封为无纬玻璃丝带及环氧树脂胶材质。每个包封由性能良好的绝缘撑条隔开,形成上下通风气道。其所有线圈引出线及调匝环与铝质星形接线架连接处全部用氩弧焊焊接。干式空心并联电抗器实质为多层铝线圈并联而成。

与团队将故障电抗器带回实验室进一步研究。通过查阅2009到2019年东北地区发生的25起66千伏干式空心并联电抗器故障的报告,他们发现有24起故障是干式空心并联电抗器的绝缘包封出现微裂纹和绝缘开裂导致的。

干式空心并联电抗器故障类型多种多样,大部分故障均为厂商制造工艺差,绝缘材料耐热等级不满足要求所致。为保障干式空心并联电抗器可靠运行,不仅要从源头出发,提升电抗器制造工艺,选择优良的绝缘材料,同时在运行维护过程中还要加强监护,也可通过科技创新等手段改善电抗器的运行环境,最终保证电网的可靠运行。

近年来,随着电抗器生产技术的不断提高,干式试验变压器铁芯电抗器的质量得到进一步提高。干式试验变压器铁芯电抗器的使用范围越来越广。干式试验变压器铁芯电抗器更适合于柜式安装和在室内应用。

4月的,设备状态评价中心教授级工程师和(现)变电运检人员一同前往吉林省某电抗器生产厂家,共同探讨1台干式空心并联电抗器的故障原因。和团队对故障电抗器和同批次生产的未发生故障的电抗器进行了解体试验和反复比对。他们发现,故障干式空心并联电抗器绝缘包封表面存在微裂纹和开裂的现象。

干式空心电抗器在电力系统中起着重要作用,与铁心电抗器相比,其具有诸多技术优势,被用于限流、滤波及无功补偿。通常电抗器的安装方式为三相水平一字型、三相水平品字型和三相垂直叠装。为避免电抗器技术参数受外部金属闭合回路影响,要求电抗器中心与周围围栏等金属物体的最小距离不小于外径的1.1倍(1.1D),三相水平安装时,电抗器中心之间的距离不小于外径的1.7倍(1.7D)。

9月,台干式空心并联电抗器包封绝缘微裂纹探测与快速修复装置原型机问世。随后,又有4台同型机生产出来,并应用到8座220千伏、500千伏的变电站巡检中,避免了干式空心并联电抗器因微裂纹导致的烧损故障发生。与2020年冬季相比,8座变电站的54个干式空心并联电抗器故障率明显降低。装置实现了从被动发现隐患到主动隐患的改变。

(1)鉴于以往干式空心并联电抗器运行维护中发现的问题,建议试验人员至少应每半年对电抗器进行一次直流电阻试验,并与出厂数据进行比较,可有效发现电抗器断股故障。检修人员应检查电抗器顶部调匝环和引流线的焊接处是否有断裂或松动的情况。直阻测试时,若是两组电抗器并排安装,一组停电、另一组运行时,测试值会因运行的电抗器产生的磁场导致测试不准确,因此建议两组同时停电检查。

由干式空心电抗器结构可知,其线圈由近百条并联铝导线组成,个别铝导线电流偏差较大时会造成其余铝导线间电流分布不均衡。该铝导线过流发热,最终导致匝间绝缘劣化,长时间累积效应将会导致绝缘劣化,最终演化成匝间短路。

干式空心电抗器采用多层并联结构,线圈的轴向电应力为零,在稳态电压下,沿线圈高度方向的电压分布均匀,匝间平均分配相电压。但是在断股后,匝间电压会局部上升。在少量断股时,不会导致相关保护动作,但很可能导致故障扩大。长久运行将使绝缘击穿,造成匝间短路。

为了验证天气对不平衡率的影响,在不同的时间进行了多次试验,试验结果没有多大出入,所以可以排除天气原因。由于干式空心并联电抗器采用多层线圈并联绕制,导线断股必然会改变原有的线圈直流电阻。经反复查找,发现电抗器B相一根引出线有断裂情况,如图1所示。经氩弧焊焊接处理后,再次进行了测试,偏差为0.93%,和三相偏差1.54%相比有显著降低,和历史数据相比还是有一些偏大。但将A、B两相进行比较,可以发现A、B两相之间的偏差和历史值几乎相同,经过检修人员反复查找确认,可以判断断股情况已处理。

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