一起干式空心串联电抗器的故障分析_图文

1、3收稿日期:2007205221一起干式空心串联电抗器的故障分析徐林峰(广东电网公司电力科学研究院,广州510600摘要:通过对广东省一起干式空心串联电抗器故障的分析和所进行的试验论证,发现干式空心串联电抗器在运行时温度分布不均匀,存在局部过热现象,现用的温升试验方法不足以反映空心串联电抗器绕组的实际温升情况,建议干式空心串联电抗器的温升试验应检测电抗器绕组的最高温升,作为电抗器温升试验的结果。关键词:电抗器;温升;局部过热中图分类号:T M47文献标识码:B 文章编号:167421757(200820220050205Fault Ana lysis of D ry 2type A i r 2

2、core Ser i es ReactorXU L in 2feng(Electric Power Research I nstitute of Guangdong Electric Grid Company,Guangzhou 510600,China Abstract:Thr ough analyzing and test a dry 2type air 2core series react or fault in Guangdong Pr ovince,the uneven te mperature distributi on of one dry 2type air 2core ser

3、ies react or was found,it was partial overheating,the usual te mperature rise exa m inati on couldn t reflect the real te mperature of such a react or winding t otally .It is suggested that the detected highest te mperature of the react or winding should be regarded as the final result of te mperatu

4、re rise test for such kind of react or .Keywords:React or;Te mperature rise;Partial overheating 1问题的提出2006年8月在广东省某220kV 变电站,一台2002年11月出厂的CK DGK L 2102160/38126W 型户外干式空心串联电抗器(其安装方式为三相叠装,在投入运行合闸后约30m in,电抗器出现了冒烟起火,运行人员发现后当即切断电源,将电机器组退出运行。经现场检查,该电抗器组的A 相电抗器的第8个包封和相邻的第7个、第9个包封已经部分烧毁。这是同一批产品中烧毁的第二台电抗器。事后

5、查证到该产品是通过国家权威部门的型式试验的合格产品。该变电站本来正准备改为无人值班变电站,这次故障幸好发生在改制之前,还处于有人值班的情况,而且运行人员发现的早,处理果断,才避免了事故扩大。如果是无人值班的变电站,则故障持续必然造成三相短路的后果。同一批出厂的电抗器还有处于运行中,为了电网的安全,必须搞清楚这次故障的性质,是偶然性故障还是设备的本身缺陷。如果是属于偶然性故障,则我们应该加强保护措施,在设备发生故障时尽快切除,避免事故扩大;如果属于设备本身的缺陷,则必须找出故障的原因,予以改正,才能避免事故的再次发生。2故障情况的初步分析2.1电抗器的结构该型号的电抗器结构上采用10个包封并联,

6、户外、前置,安装方式为三相叠装,A 相在上,依次为B 、C 相。2.2电抗器损坏情况检查事后对烧坏的电抗器进行仔细检查,发现起火的源点在A 相电抗器的第8包封,而B 、C 相电抗器的外形正常,没有着火的痕迹,但受到A 相滴漏下来熔铝渣产生的轻度烫伤。对A 相电抗器进行解剖,锯开该相电抗器第7、第8、第9、第10个包封,其中第8个包封烧坏的面积最大,把整个包封的铝线都烧断,且上铝排被烧出一个洞。05而第7、第9个包封与第8个包封相邻处,也有被烧坏的地方。第10个包封没有被烧坏,从剖开处看到该包封的铝导线绝缘层还是很好的。对该组电抗器B相、C相进行直流电阻和电抗值的检测,其数据与出厂时的数据基本一

7、致,而A相这两项数据已偏差很大。2.3生产厂家对电抗器烧坏的原因的分析及处理意见生产厂家判断是发生匝间短路而导致这几个包封铝导线绝缘层被烧坏,原因分析主要是以下两方面:1电抗器包封密封不够,下雨时雨水渗入到包封里面,导致导线匝间绝缘强度急剧下降,当合闸瞬间,使得导线匝间绝缘击穿,引起电抗器包封匝间短路,温度快速升高,以至使得电抗器烧坏。2包封绝缘距离裕度不够,此电抗器进出线铝排的距离为345mm,但是第八个包封内的导线净高度只有200mm,当合闸瞬间,电抗器包封内出现爬电,引起电抗器起火。生产厂家根据以上分析,提出如下处理意见:a降低电抗器的电流强度,使得电抗器的温升降低,也提高了电抗器抗短路

8、能力。b加大电抗器进出线铝排的距离,增加电抗器的爬电距离。c加强导线绝缘,提高绕组导线的绝缘强度,同时提高电抗器的抗老化能力。2.4分析意见我们对生产厂家的分析意见进行了仔细的研究,认为生产厂家的分析,不足以解释本次电抗器的事故现象。如果不能找到这次事故的真正原因,即使重新设计和制造了新的电抗器,还是不能保证改造后的电抗器能够安全运行,尤其是在无人值班的变电站,始终让人不放心,所以我们认为有必要进行以下试验研究:1电抗器的雷电冲击试验,目的是验证合闸瞬间,电抗器包封内是否会出现爬电。电抗器在运行时的匝间电压很低,电击穿的可能性很小,解剖结果也没有匝间短路的痕迹,如果只是在匝间绝缘上加强,未必能

9、保证电抗器的安全运行。2应该进行进一步的温升试验,目的是寻找该电抗器是否存在局部过热点。电抗器标准中关于温升试验的方法只反映整台电抗器的平均温升,不能反映出局部过热点的情况,所以试验时必须有能测量局部温度的手段。3厂家应重新核算电抗器的电流分布,而且有必要进行实际测量,保证各支路电流合理分布。4新提供的电抗器应在上述试验和计算完成后再进行改造。3试验情况经过和生产厂家的协商讨论,在未损坏的B 相、C相电抗器进行了以下试验项目:1电抗器各包封线圈的直流电阻测量;2电抗器各包封线圈的电流分布测量;3温升试验,目的是寻找该电抗器是否存在局部过热点;4雷电冲击试验,目的是验证合闸瞬间,电抗器包封内是否

10、会出现爬电;3.1B相电抗器的线圈直流电阻的测量结果见表1。表1B相电抗器线圈直流电阻的测量结果包封位置每个包封直流电阻(每根线的直流电阻(第一根第二根第三根第四根(注:每相电抗器有10个包封,每个包封里面有4个线圈即4根线。15测试数据表明,除第6包封第二根线与设计值偏差比较大外,其余都符合设计要求。3.2线圈电流分布的试验结果试验是分别在未损坏的B、C相电抗器上进行。注意到B相电抗器其中第6包封的电流明显异常。试验结果发现各包封的电流与设计值相差甚远,误差在-22.3%+10.6%之间,说明电抗器各包封的实际电流和设计值还是有较大的偏差,见表2。从测试数据可见,第6包封第二根线的电流比同层

11、其它线的电流大了一倍,而且还影响到第5个、第7个包封的电流。经生产厂家检查确认,第6个包封第二根线的电阻、电流异常是因为该根线少绕了一匝,所以导致电流比同层其它线的电流大一倍。表2B相、C相电抗器各包封线圈的电流分布测量结果包封位置设计电流值(A施加电压364VB相电抗器试验电流值(A偏差(%C相电抗器试验电流值(A偏差(%表3B相电抗器各包封线圈中每根导线的电流分布测量结果包封位置每个包封总电流(A每根线的电流(A第一根第二根第三根第四根3.3电抗器温升试验结果试验方法:温升试验是在未损坏的C相电抗器上进行,试验采用了多路温度监测仪和红外成像仪来测量温度,热电偶放置位置如图1所示。试验时给电

12、抗器施加1.3倍的额定电流,在温度达到稳定的情况下,检测电抗器每一个包封的表面温度。从表4试验数据可以看到,第8个包封的最高表面温度达到105,而第1包封的表面温度才77.3,温度相差达到27.7,最高温度与25最低温度之比有1.35倍,可见该电抗器的温度分布是很不均匀的。温升试验受当时条件限制,试 验电流只加到1.30倍额定电流,还没有达到标准中1.35倍额定电流的规定,但第8个包封绕组的表面温升已达到73K,超过了设计要求(70K ;如果在额定条件下试验,第8个包封绕组的绝缘温升肯定会更高,超过B 级绝缘的温度限值。而用电阻法计算的温升值,电抗器线圈整体温升为66.7K,还是合格的。显然,

13、用电阻法计算线圈温升是不能准确地描述多包封并联的电抗器在运行时的温度分布情况。图中所标的数字为热电偶的代号图1热电偶放置位置示意图表4各热电偶的温度值单位:环境温度:32包封序号热电偶代号一二三四五六七106914582八121541九1337十90.67692.5777188.1101889355597367706961.23.4雷电冲击试验雷电冲击试验是在未损坏的C 相电抗器上进行,试验电压按出厂试验电压的75%,试验通过。说明电抗器是能够承受合闸瞬间的过电压,包封也未出现爬电。3.5解剖情况 解剖是在已经烧坏的A 相电抗器和未损坏的B 相电抗器上进行,解剖结果发现:A 相电抗器的第8包封

14、未烧毁处的过热也非常严重,而其它包封则无明显过热痕迹;B 相电抗器的第8包封过热也非常严重,B 相电抗器的第6个包封也严重过热(仔细检查第6个包封是因为该包封在测量电流分布时其电流值明显异常,仔细检查发现其原因是有一个并联支路少绕了一匝。而A相电抗器的第6包封则没有过热现象。说明B 相电抗器第6包封的过热是工艺制造原因其它包封则基本上没有绝缘的过热现象。图2显示了解剖后过热包封的绝缘情况和未过热包封的绝缘情况,差别一目了然。未过热的绝缘还是原来的颜色,而过热后的包封绝缘已呈深褐色。图2电抗器线圈解剖示意图355结论1这次电抗器故障的原因查明是由于电抗器的设计不当,电抗器在运行时温度分布极不均匀

15、,第8包封过热最严重,长期的过热积累造成绝缘损坏,最后导致烧毁。而且电抗器是三相叠装,A 相在上,运行时环境温度最高,所以A 相电抗器的过热最严重,导致该站电抗器两次故障均发生在A 相的第8包封。2从线圈电流分布的实测结果看,电抗器的设计与实际情况有一定偏差,设计参数不能准确反映电抗器的实际运行情况,还必须通过试验来验证其是否合格,尤其是温升试验,应该找出绝缘的最热点温度而不是绕组的平均温度。3电抗器的工艺质量管理也存在漏洞,如发现B 相电抗器的第6包封在少绕了一匝线圈的情况下出厂试验也没有发现,说明生产的工艺控制和质量管理都不够严密,对用户而言,在交接验收时应向生产厂家索取相应的试验报告,以

16、保证产品的运行可靠性。作者简介:(上接第23页规律都严格遵从图3所示的曲线。也就是说,在相同的压力变化范围内,它们所需要的时间总是保持13的比例。有一点应该说明的是由于加热除气,电容器内的温度在排气过程中是高于常温的。3结论 图4调整后的电容器上下层浸渍示意图传统的电力电容器真空浸渍工艺时间是依据浸渍的效果可以达到合格的技术指标来确定的。整个工艺过程中,电容器的抽气是一个重要的过程,也占用了主要的时间。从以上分析的结果来看,工艺时间的确定客观上是受下层电容器抽气条件的制约,而主观上并非有理性的认识。可以肯定地讲,在下层电容器排气达到要求之前,上层电容器已在大大超前的时间内就已经满足了这一要求。换句话说,如果电容器浸渍设备中只有上层电容器,那整个工艺时间将可以大大的缩短。而上下层都放置电容器时,只需将注油槽作相应的调整,让下层电容器与注油槽保持同上层电容器一样的距离,如图4所示,那么传统的电力电容