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摘要：近些年来我国的电网得到了快速发展，电抗器在电网中也有了非常多的应用，其中干式空心电抗器是应用最为广泛的电抗器，其在结构以及电气性能方面都具有较大优势。但是干式空心电抗器在具体应用过程中也存在着某些事故，其中最严重的问题之一就是匝间绝缘短路问题，会造成电抗器的损坏，对于电网运行造成非常大的影响。本文主要进行干式空心电抗器匝间绝缘缺陷诊断试验分析，希望能够对相关人士有所帮助。
关键词：干式空心电抗器；匝间绝缘；缺陷诊断试验
1 引言
从上世纪90年代开始干式空心电抗器在电网中得到广泛的应用，但是近些年随着使用年限的增加，干式空心电抗器烧毁的情况越来越多。通过分析可知，绝大多数故障都是匝间绝缘问题所引发的匝间短路造成的。所以通过较为有效的绝缘缺陷诊断试验来对干式空心电抗器实施检测，从而及时发现匝间绝缘缺陷是非常必要的，对于确保电网的安全运行具有非常重要的作用。
2 匝间故障时干式空心电抗器电感变化情况
2.1匝间故障时电感计算方式
一般情况下干式空心电抗器采取的是多层并绕的方式（设定为n层），一旦某一层（设定为i层）发生匝间短路故障，就可以将其作为第n+1个支路，而剩余匝作为i个支路。发生短路故障的干式空心电抗器等值电路如图1所示。
从上述分析结果可知，对于同一电抗器、同样轴向位置来说，外层短路比内层短路的电感变化量更大，同一层轴向中部短路比端部短路电感变化更大，电感的变化范围为5%-20%。
3 干式空心电抗器匝间绝缘诊断方案分析
3.1对于干式空心电抗器来说，若是存在着匝间绝缘缺陷，一旦受到高频电压的作用就会造成电感值发生较大变化，这样就可以利用检测电抗器电感的变化情况来判定电抗器匝间绝缘状况。基于此原理可以采用高频振荡电压法实施干式空心电抗器匝间绝缘情况的诊断。
3.2所谓的高频振荡电压法就是将高频脉冲电压直接施加到干式空心电抗器上的方法，其基本原理可以采用IEEE std C57.21-2008以及IEEE std C57.16-1996中建议的电抗器匝间绝缘检测原理图，具体如图2所示。
3.4在进行试验过程中，电容C主要是通过直流电源进行充电，一旦充电电压达到了一定值U就会造成球隙击穿放电，这时就会在电容C和被测试线圈L之间产生相应频率的阻尼振荡，可以通过如下公式表示振荡频率：
图5 电感值280mH电抗器 图6 电感值280mH电抗器
匝间绝缘试验电压波形 匝间绝缘试验电压波形
4.3试验结果分析
第一，从上述试验结果中能够得知，相对于处于完好状态的干式空心电抗器来说，发生匝间短路情况的干式空心电抗器两端的电压以及电流的振动频率都要高，并且衰减的速度也非常快。这就说明了在短路中会消耗非常多的能量（主要是涡流损耗以及环流损耗）。另外，在完成了匝间绝缘试验之后可以发现短路环周边线圈温度相对其他为止的温度要高出很多（约10℃左右），这也在一定程度上说明了在匝间绝缘试验中短路环消耗了非常多的能量。除此之外，对于那些无法知晓匝间绝缘故障位置的干式空心电抗器来说，可以采用红外成像仪对于温度的变化情况实施扫描来明确故障位置所在。
第二，按照上述试验所得电压以及电流波形以及公式能够得出振荡衰减系数。其中电感值180mH的干式空心电抗器在正常运行状态以及发生匝间短路状态时的衰减系数分别为-23225以及-43408；电感值280mH的干式空心电抗器在正常运行状态以及发生匝间短路状态时的衰减系数分别为-26024以及-28914。发生了匝间短路时衰减系数发生了较大的变化，试验所得结果符合理论表述内容。
5 结束语
本文主要对干式空心电抗器匝间绝缘缺陷诊断进行试验，得出如下具体结论：
（1）干式空心电抗器如果具有匝间绝缘缺陷时，受到高频作用电感就会下降，并且随着频率的增加电感变化率也会增加；
（2）干式空心电抗器一旦发生匝间绝缘故障，其两端的电压以及电流波形和正常运行状态有较大差异，并且其衰减速度更快，衰减振荡电压以及电流波形频率更高，衰减指数更大。
通过本文的介绍能够对干式空心电抗器匝间缺陷判定提供相应的参考和帮助。
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论文作者:万明辉
论文发表刊物:《河南电力》2018年18期
论文发表时间:2019/3/13
标签：电抗器论文; 干式论文; 电感论文; 电压论文; 缺陷论文; 波形论文; 故障论文; 《河南电力》2018年18期论文;