[期刊]2004.02-华北电网生技部-何东平、孙白-35kV干式空芯并联电抗器运行情况及故障电抗器的解剖分析.pdf

2 0 0 4 年 2月 第 5卷 第 2期 电力 设备 Ele c t r i c al E q u i p me n t Fe b 2 O0 4 V0 I 5 N0 2 3 5 k V干式 空芯并联 电抗器 运行情况 电抗器 的解 剖分析 及故 障 何 东平 别 白 1 华北 电网有限公司生技部 北京 1 0 0 0 5 3 2 北京供 电公司生技部 北京 1 0 0 0 3 1 摘 要 干 式 空 芯 并联 电抗 器 2 0世 纪 8 0年 代 进 入 系统 运行 当时 以 干 式 无 油 免 维 护 获得 电 力 用户 的 欢 迎 然 而 经 运行考验证 明 干式空芯并联 电抗 器的事故率过 高 并发生多起 烧损事故 文章全面介绍了房 山变电站 3 5 k V干式并 联 电抗 器运行 中的 各 次故 障 及 事故 并 介 绍 了发 生烧 损 的 3 5 k V 干式 并 联 电抗 器 的 解剖 分析 情 况 希 望这 些 宝贵 的现 场 经验 能对提 高 干式 空 芯并 联 电抗 器的 安全 运 行 有所 帮 助 关 键 词 干 式 空芯 并 联 电抗 器 运 行 故 障 中 图分 类 号 T M4 7 2 0 前言 干 式 空 芯 并 联 电 抗 器 因 干 式 无 油 维 护 量 小 在 2 0世纪 8 0年代到 9 0年代 深 受广 大 电力 系统 用户欢 迎 然 而 经 电 力 系 统 十 几 年 的 运 行 考 核 后 发 现 干 式 空 心 并 联 电 抗 器 存 在 着 不 少 问 题 这 些 问 题 常 常 造 成 电 抗 器 的 停 运 甚 至 烧 损 给 电 力 系 统 的 安 全 运 行带来 很大危 害 以华北 电力集 团公 司 的房 山 变 电 站 为 例 1 9 8 9年 进 口加拿 大 川 奇 公 司 的 3 5 k V干 式 空 芯并 联 电抗 器 6组 投 运 以来 多 次 出现 开关 动作 跳 闸 仅设 备 损 坏 事 故 就 多 达 7次 进 行 了 多 次 大 修 及 更 换 这 些 事 故 及 故 障 造 成 的 经 济 损 失 是 巨大 的 但 更希 望 这 些 宝 贵 经 验 有 利 于提 高 干 式 空 芯 并 联 电抗 器的安全运行 可靠性 1 房山变电站 3 5 k v干式空芯电抗器的故障 及处理情况简介 1 1 房山变电站 3 5 k V干式空芯并联电抗器状态简介 房 山 变 电站 为 5 0 0 k V 变 电 站 无 功 潮 流 的 调 整 在 3 5 k V侧 1 9 8 9年建 成投 运 时 共 安装 6组 3 5 k V 干 式 空 芯 并 联 电 抗 器 均 为 进 口加 拿 大 川 奇 T E 公 司产 品 每 组 3 0Mv a r 其 对 应 开 关 号 接 线 方 式 保 护 配 置 的 具 体 情 况 见 表 1 这 批 电抗 器 运 行 自 1 9 8 9年 9月 2 0 0 2年 9月 经 过 多 次 大 修 及 更 换 并 联 电 抗 器 已 变 更 成 表 2的 状 态 1 2房 山变 电站 3 5 k V 干 式 空芯 电抗 器 历 年 故 障 简介 1 2 1 3 1 1电抗器组运行情况简介 2 0 0 2年 4月 2 2 日运 行 中 A 相 故 障 起 火 不 平 衡 保护 动作 和 掉 闸 检 查设 备 发现 匝 间短 路 用 原 3 4 1 电抗 器 川 I 奇 公 司 整 组 更换 2 0 0 2年 5月 恢 复运 行 1 2 2 3 2 1电抗器组运行情况简介 1 1 9 9 8年 7月 因电抗器 防雨帽三相短路 处理 后继续 运行 2 1 9 9 8年 l 0月 电抗 器故 障掉 闸 3 0 2开 关 速 断动作 3 2 1开关 B相 电抗 器 侧 真 空泡爆 炸 电抗 器 A C相 匝 间 短 路 表 1 房山变电站 3 5 k V干式并联电抗器 1 9 8 9年初始状态表 调度号 生产厂家 投运 日期 容量 k Y a r 接线方式 保护配置情况 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 3 l l 加拿大 T E l 9 8 9 9 3 l O 0 o O Y Y 接线 不平衡过流 7 5 5 1 9A 0 5 s 过流 1 2 0 0 5 2 9 A 1 s 3 2 l 加拿大 T E 1 9 8 9 9 3 I O 0 o O Y Y接线 不平衡过流 7 5 5 1 9A 0 5 s 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 3 3 l 加拿大 T E 1 9 8 9 9 3 l O 0 o O Y Y接线 不平衡过流 7 5 5 1 9A 0 5 S 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 3 4 I 加拿大 T E 1 9 8 9 9 3 l O 0 o O Y Y接线 不平衡过流 7 5 5 1 9A 0 5 s 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 3 5 l 加拿大 T E 1 9 8 9 9 3 l 0 0 o O Y Y接线 不平 衡过流 7 5 5 1 9 A 0 5 s 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 3 6 l 加拿大 T E 1 9 8 9 9 3 I O 0 o O Y Y接线 不平衡过流 7 5 5 1 9A 0 5 s 维普资讯 经验交流 何东平等 3 5 k V干式空芯并联电抗器运行情况及故障电抗器的解剖分析4 9 表 2房 山变电站 3 5k V干式并联 电抗器 2 0 0 2年 9月的状态表 序号 调度号 生产厂家 投运 E t 期 容量 k v a r 接线方式 保护配置情况 更换情况 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 现为原 3 4 1号于 l 3 l l 加拿 大 T E 1 9 8 9 9 3 l Oo o O Y Y 接线 不平衡过流 7 5 5 1 9A 0 5 S 2 0 0 2年 5月更换 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 S 2 3 2 l 北 京电力设备 总厂 1 9 9 9 6 3 l O0 o O Y Y接线 不平衡过流 3 0 5 2A 0 5 s 3 3 3 l 北京电力设备 总厂 2 o o 2 6 3 2 O0 o 0 Y接线 过流 1 2 0 0 5 6 2A 1 S 4 3 4 l 北京电力设备 总厂 2 o o 2 6 3 2 O0 o O Y接线 过流 1 2 0 0 5 6 2A 1 S 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 现为原 3 3 1号于 5 3 5 1 加拿 大 T E 1 9 8 9 9 3 l O0 o 0 Y v 接线 不平衡过流 3 0 5 2A 0 5 s 2 0 0 2年 2月更换 过流 1 2 0 0 5 2 9A 1 s 6 3 6 l 北京电力设备 总厂 2 o o 2 9 3 l OO o o Y Y接线 不平衡过流 3 0 5 2A 0 5 s 3 川奇公 司的 3 2 1电抗器 组退 出运 行 整组 更 换 为 北 京 电力 设 备 总 厂 同 型 号 产 品 1 9 9 9年 6月 投 入 运 行 运 行 至 今 1 2 3 3 3 1电抗 器运行情况简介 1 配合 5 0 0k V工程 原川奇公 司生 产的 3 3 1电 抗 器 于 2 0 0 2年 2 6月 整 组 更 换 为 3 X 2 0O 0 0 k v a r电 抗 器 目前 运 行 正 常 2 原 川 奇 公 司 生 产 的 3 3 1电 抗 器 于 2 0 0 2年 2 月 替换 运 行 一 直 不 很 正 常 的 J I I 奇 公 司 生 产 的 3 5 1电 抗 器 1 2 4 3 4 1电抗器组运行情况简介 1 1 9 8 9年投运 后 于 1 9 9 4年 c相发 生贯 穿性 短路故 障 经加拿大 T E公 司更换一相 但 由于不平衡 电流较 大 一直不能投 运 2 1 9 9 8年 不 得 已 的情 况 下 将 保 护 定 值 由 3 0 5 2A 0 5 s更改为 7 5 5 1 9A 0 5 s 带录波 仪合 闸 但不平 衡保 护 动作 掉 闸 所 录 波形 显示 不平衡 电 流 高 达 2 2A 3 1 9 9 9年 由北 京 电 力 设 备 总 厂对 3 41电抗 器 三相进行 了支路 电流调 整 做 了调 整后 的 电抗器 温升 与耐压试验 确 认设备无 问题 后 带 录波 仪合闸 所 录 波形 显 示 经 支 路 电 流 调 整 后 不 平 衡 电 流 减 小 至 1 6 8 A 投 入 运 行 4 2 0 0 0年 3月 3 4 1不 平衡 保 护动 作 电力试 验研 究院测 电抗 值无 问题 带 录波 仪试 投 所 录波形 显 示 不 平 衡 电流 1 5 9A 未增 大 继 续 运行 5 2 0 0 0年 4月 对 3 41电抗 器 进 行 分 支 电 流 测 试 发 现 C相 分 支 电 流 相 位 差 8 将 C相 运 至 北 京 电 力 设 备 总 厂 再 次 调 整 支 路 电流 6 2 0 0 0年 7月 3 4 1电抗器 组带 录波 仪合 闸试 投 调 整 后 不 平 衡 电流 减 小 为 0 8 1 A 7 2 0 0 1年 4月 3 4 1电抗器组 过流保 护掉 闸 检 查 原 因为 开 关 问题 更 换 开关 机 构 后 于 当 E l 恢 复 运 行 8 2 0 0 1年 1 0月 1 8 E l 3 4 1电抗 器 组 投 入 运 行 后 8 mi n掉 闸 现 场 外 观 检 查 无 明 显 问题 电 力 试 验 研 究 院 电抗 值 试 验 表 明 电抗 值 不 平 衡 度 较 大 带 录 波 仪 试 投 未 掉 闸 但 不 平 衡 电 流 增 大 至1 7 A 因 此 停 运 9 配合房保 5 0 0 k V工程 2 0 0 2年 3 6月 更换 为 北 京 电 力设 备 总 厂 3 2 00 0 0 k v a r电 抗 器 目前 运 行 正 常 1 0 原 3 4 1电抗 器 经 北 京 电 力 设 备 总 厂 试 验 检 查 调 整 后 替换 3 1 1电抗 器 组 1 2 5 3 5 1电抗器组运行情况简介 1 在 1 9 8 9年 投 运 后 于 1 9 9 2年 因 B 相 贯 穿 性 短路故 障 加 拿大 T E公 司更换一 相 但 由于不平衡 电 流较大 一直 不能投运 2 经过调 整引线位置 及其他技 术处理 工作 于 1 9 9 9年 恢 复 运 行 调 整 后 不 平 衡 电 流减 小 0 9 3 A 3 2 0 0 1年 7月 2 0 E l 3 5 1电抗 器 组 运 行 中 不 平衡保 护动作掉 闸 设 备 外观 检 查无 问题 带 合 闸录 波仪 试投掉 闸 不平 衡 电流增 长 2 7 5 A 且 增 大趋 势 明显 电 力试 验 研 究 院试 验表 明电抗 值 不 平衡 度 增 大 认 为 存 在 匝 间绝 缘 损 坏 可 能 退 出 运 行 4 2 0 0 2年 2月 用退运的原川奇 公 司的 3 3 1电 抗 器 更 换 运 行 至 今 1 2 6 3 6 1电抗器组运行情况简介 1 1 9 9 8年 3次过流保护 掉闸 经检查 和试 验表 明 设备及继 电保护传动均 未发现问题 2 1 9 9 8年 1 0月 接故 障 录波 仪手动 合 闸投入 运 行 3 2 0 0 2年 8月 1 4 E l 合 闸 过 程 中 不 平 衡 保 护 掉闸 检查发 现 A相内包封故 障 汇流排 顶部 防雨 帽 有 电 弧 烧 痕 试 验 发 现 A 相 分 支 电 阻 偏 小 4 2 0 0 2年 9月 3 2 1电 抗 器 组 更 换 为 北 京 电 力 设 备 总 厂 同 型 号 产 品 投 入 运 行 2 同型号产品的解剖简介 2 0 0 1年 7月 北 京 昌平 变 电 站 3 3 1号 3 5 k V 干 式 空芯并联 电抗 器组 在合 闸时 不平 衡保 护动 作掉 闸 c 维普资讯 5 0 电力设备 第5卷 第 2期 相 电抗 器 严 重 损 坏 退 出运 行 该 电 抗 器 型 号 与 房 山 变 电 站 电抗 器 相 同 为 1 9 9 0年 加 拿 大 T E公 司产 品 于 1 9 9 1年 1 2月投运 其参数 为 额 定 电流 4 9 5 A 额 定 电抗 4 0 8 2 n 为搞清楚 电抗器 烧毁 的原 因 于 2 0 0 1年 0月 2 4 日对 昌平 变 电 站 3 3 1号 3 5 k V并 联 电抗 器 进 行 了 解 体 分 析 解 体 过 程 及 试 验 结 果 如 下 2 1 解体前测试及分析 1 直 流 电 阻 测 试 7 5 c R 0 4 0 1 7 1 2 R z 6 0 mm 高 7 0 mm 外 包 封 处 为 1 0 mm 圆洞 见 图 3 d 图3 第一层绕组第二处烧损情况 0 4 0 l l n 总电阻R 0 1 9 3 3 f 3 解剖及试验结果分析 2 工 频 电抗 支 路 独 立 测 试 X 4 1 5 5 n X 41 5 0 n 总 电 阻 R 4 0 2 6 n 2 2解剖前分析 从产 品 外 观 看 事 故 点 为 第 一 层 绕 组 由 里 到 外 出现 了匝间短路 因此首 先剖开第一层绕组 2 3解 剖结 果 将第一 层绕组剖开 后 发现绕组 有两处 较严 重的 烧 毁 痕 迹 第 处 在 第 一 层 绕 组 外 包 封 烧 有 2个 洞 第 一 个 洞 a距 绕 组 上 沿 4 1 5 mm 长 2 0 mm 高 1 0 mm 第二个洞 b距绕组 上沿 6 8 0 mm 与此 对 应 的 第 二 层 内 有 被 烧 的 2个 较 浅 洞 在 第 二 层 内 距 绕 组 下 沿 1 3 0mm 处 烧 有 一 洞 c 长 3 0mm 高 3 5 mm 与 此 对应 的第 一层 内有被 烧 的一 个 较浅 洞 见 图 1 图 2 第 二 处 大 约 在 第 一 处 的 对 面 第 一 层 绕 组 距 上 沿 3 8 0 mmS 有一洞 d 内包封处烧毁较 严重 尺寸约 长 一 b 图1 第一层绕组 第 一处烧损情况 一 图2 第二层绕 组烧 损情况 3 1 解剖结果分析 根据烧 毁的现象 看 第一 事 故 点应 该是 d处 电 抗 器 先 在 d处 因 绝 缘 损 坏 而 发 生 匝 间 短 路 由 于 d 处 的匝间短路 导 致 电抗 器绕 组 电流 增大 而 使绝 缘 相对 薄弱的 b点发 生匝间短路 进 而造成 b与 c点的 贯穿性 放电 然后又造 成 a处放电 根据解体情况看 此台产 品绕组 上部 的匝 间绝 缘 基本 粉 化 由颜 色 上 看 也 比较 明 显 已 变成 黄 色 见 图 4 表 现出绝缘过 热 老化 特征 电抗 器 内表 面有 明显 的烧 痕及匝间短路放 电点 因此 绕 组 的匝间绝缘 已 经 不能维持正常运行 图4绕组上部绝缘老化的状况 3 2绕组导线绝缘 工频 击穿电压试验及分析 经过对绕组 解剖分析 决定对 未剖 开的绕组 导线 进行工频击穿 电压试 验 绕 组 共计 1 7个 包 封层 第 1 第 2层 已解 剖 由里 向 外 数 则 对 3 1 7层 进 行 测 试 试 验 数 据 如 表 3所 示 表 3 电抗器绕组导 线工频耐压试验结 果 包封层 第 3层 第 4层 第 5层 第 6层 第 7层 电压值 3 k V 1 r a i n通过 3 k Vl rai n通过 3 k V1 rai n通过 0 8 k V击穿 0 8 k V击穿 包封层 第 8层 第 9层 第 l O层 第 1 1层 第 l 2层 电压值 0 8 k V击穿 0 8 k V击穿 3 k V1 rai n通过 0 8 k V击穿 0 8 k V击穿 包封层 第 1 3层 第 l 4层 第 1 5层 第 l 6层 第 l 7层 电压值 0 8 k V击穿 0 8 k V击穿 0 8 k V击穿 3 k V 1 r tfi n通过 1 0 k V击穿 从 表 3的绕 组 工 频 耐 压 试 验 结 果 不 难 看 出 大 部 分 绕组 的绝缘 老化 已相 当严 重 这种绝 缘状 态是很 难 保证 电抗器安 全运 行的 因此 发生 匝间短路 几乎 成 为不可 避免 的必然 根据解剖情 况分 析 本 文认 为造 成 老 化 的 主 要 原 因 可 能 是 由 于 电 抗 器 局 部 运 行 温 度 较高 部 分 包 封 电流 密 度 大 造 成 部 分 包 封绝 缘 老 化 并且 电抗 器未安装 防雨 罩之前 已经运行 数 年 绕 组 内部 可能浸入一定潮湿空 气 加速 了绕组 绝缘 的老 化 雷雨天 气造成 绝缘 进一 步 下降 以致 造 成局 部 匝 间 绝 缘 击 穿 进 一 步 造 成 匝 间 短 路 导 致 电抗 器 烧 毁 维普资讯 经验交流 何东平等 3 5 k V干式空芯并联电抗器运行情况及故障电抗器的解剖分析 51 引起不平衡 保护 动作掉 闸 4 结论 从 房 山 变 电 站 3 5 k V 干 式 空 芯 并 联 电抗 器 运 行 情 况 和 昌 平 变 电 站 3 5 k V 干 式 空 芯 并 联 电 抗 器 的 解 剖 情 况 看 可 得 出 如 下 结 论 1 干 式 空 芯 电 抗 器 绝 缘 材 料 应 有 足 够 的 耐 热 等 级 避 免 电抗 器 绝 缘 过 早 出 现 过 热 劣 化 引 起 故 障 2 干 式 空 芯 并 联 电抗 器 组 包 括 干 式 空 芯 串 联 电抗器 其特点 之 一是 由多 个并 联 的包封 组 成 但 由 于 设 计 和 制 造 工 艺 上 的 问题 会 造 成 各 包 封 电 流 密 度 不一致 导致运 行 中部 分 包 封温 度 高 因此 有 效 控 制 电流不均 匀性对提 高电抗 器安全 运行性 能很重 要 建 议 使 用 单 位 在 订 货 时 应 对 此 提 出严 格 要 求 如 均 流 控制 在 5 以 内 制 造 厂 更 应 该 提 高 此 项 指 标 要 求 3 应 加 强 干 式 空 芯 并 联 电 抗 器 组 的 运 行 维 护 工 作 如定 期 查 看 电 抗 器 表 面 是 否 有 龟 裂 通 风 道 是 否有堵塞 的情 况 定期用 红外成像仪 检查 电抗器 绕组 引出线 电抗 器绕组局 部是否存在过 热现象等 收稿 日期 2 0 0 3 0 9 2 6 作者简介 何东平 1 9 6 3一 男 主要从事 无功电压方面的专业技术 管理工作 孙白 1 9 7 0一 女 主要从事无 功电压方面的专业技术 管理工作 编辑赵杨 Op e r a t i o n S t a t u s o f 3 5 k V Dr y Ty p e Ai r Co r e S h u n t Re a c t o r a nd An a l y s i s o f Fa u l t Rea c t o r HE Do n g p i ng S UN B 1 N o r t h C h k l a P o we r G r o u p B e ij k g 1 0 0 0 5 3 C h k l a 2 B e 吨 P o wer S u p p ly C o 8 e h g 1 0 0 0 4 1 C h h a Ab s t r a c t T h e d r y t y p e a k c o r e s h u n t r e a c t o r i s d r y a n d ma k t e n an c e f r e e an d g e t s t h e we l c o me f r o m p o wer U S erS s k c e i t s p u t t hg int o s e r v ic e 1 9 8 0 S H o we v e r it is p r o v e d b y o p era t i o n t e s t t h a t t h e a c c id e n t r a t e o ft h e d r y ty p e a k C o r e s h un t r e a c t o r is h ig h an d b u r n o u t ac c i d en t s o c c u r r ed f o r s e v era l t ime s Th is p a p er k t r o d u c es t h e f a u l t s an d ac c id en ts o f 3 5 k V d r y t y p e a i r c o r e s h u n t r e a c t o r F ang s h an s u b s t a t ion an d an a ly z e s t h e d is a s s e mb li n g s tat u s o ff a u lt r e a c t o r s wh ich is t h e v a l u a b l e e x p e r ie n c es f o r h n p r o v k l g s a f e t y o p e r a t i o n o ft h e d r y typ e a i r C o r e s h un t r e a c t o r Ke y wo r d s d r y t y p e a k c o r e s h u n t r e a c t