（云南电网有限责任公司昆明供电局 650000）
摘要：干式空心电抗器是变电站中的的重要设备，干式空心电抗器能否正常安全运行直接影响变电站乃至整个电力系统能否正常安全运行，然而在实际运行中，干式空心电抗器匝间绝缘极为容易出现故障，因此，加强对干式空心电抗器匝间绝缘检测和试验研究就变得尤为重要。本文先是介绍了干式空心电抗器匝间绝缘短路在不同电源频率影响下电感的变化情况，然后在此基础上分析讨论了干式空心电抗器匝间绝缘检测原理，最后对干式空心电抗器匝间绝缘进行了实验结果分析，具有一定现实意义，为相关研究提供参考。
关键词：干式空心电抗器；匝间绝缘；检测原理；试验分析
1.引言
如今，随着经济和科技的发展，生产和生活用电大大增加，电力系统也随之飞速发展起来，电抗器是电力系统中的重要组成部分，在电力系统中被广泛使用。在所有的电抗器中，干式空心电抗器因其结构简单、易于操作、成本较低等诸多优点在电力系统中应用的最为广泛。虽然与其他类型的电抗器相比，干式空心电抗器具有诸多优点，但是也和所有的设备一样不可避免在运行过程中会存在各种缺陷、出现各种问题。通过查阅大量相关资料可以知道，干式空心电抗器匝间绝缘故障主要是因为电抗器匝间出现了短路，造成匝间局部电流异常过大，进而起火烧毁电抗器，引起电抗器故障，严重影响干式空心电抗器的正常运行工作，甚至会造成安全事故和经济损失。
针对干式空心电抗器匝间绝缘故障的问题，国内外也已经进行了相关研究，对干式空心电抗器在技术和设备上都进行了不同程度的研究，并研发了检测设备对干式空心电抗器匝间绝缘故障进行检测；相关部门也出台了具体的匝间绝缘故障检测标准。但从总体来讲，国内外对这方面的研究还不够多，不够系统全面，因此，对干式空心电抗器匝间绝缘检测和试验分析进行研究还是十分有必要的。
2.干式空心电抗器匝间绝缘检测原理
2.1干式空心电抗器运行时电磁场和电感规律
干式空心电抗器在没有发生匝间短路的时候，使用不同频率的电压对线圈施加影响，线圈的电磁场和电感分布没有改变，这说明在电抗器没有发生匝间短路时，线圈的电磁场和电感对电压反应不敏感；在干式空心电抗器发生匝间短路的时候，发生短路的点距离电抗器线圈中间位置越近，对线圈周围的电磁场分布影响就越大，电磁变化就越明显；除此之外，在干式空心电抗器发生匝间短路的时候，电抗器上作用的电压频率越大，短路环流就越大，集肤效应就越显著，干式空心电抗器的去磁效应也越显著，因此，电抗器线圈周围的磁力和电感的变化情况随作用在线圈上的电压频率增高而变大[1]。
2.2干式空心电抗器匝间绝缘检测原理
通过干式电抗器运行时的电磁场和电感规律可以知道，在电抗器发生匝间短路时，电抗器的电感将随着作用在其上的电压的增大而发生特别明显的变化，所以对干式空心电抗器匝间绝缘情况的检测可以通过检测电感的变化情况来实现。在此检测原理的支持下，应用高频振荡电压法检测电抗器匝间绝缘最为适用，接下来，具体的介绍一下应用高频振荡电压法检测干式空心电抗器匝间绝缘的原理。
图1 电抗器匝间绝缘检测电路原理图
在进行高频振荡电压检测干式空心电抗器匝间绝缘检测试验时，由直流电源对电容C进行充电，充电电压为定值U。在电容充电过程中，球间隙中击穿放电，进行试验的线圈和电容之间就会出现阻尼振荡。电弧在振荡电流变为零的时候熄灭。一旦电弧灭了，直流电源又会对电容重新充电，当电容的充电电压达到一定值时，球间隙再次被击穿放电，进行试验的线圈和电容之间又一次出现阻尼振荡，只要电源一直充电，整个过程就会一直周而复始的重复进行[2]。
在进行匝间绝缘试验时，当出现电抗器匝间绝缘因击穿而短路时，电抗器中的振荡频率会变高，电感会变小；如果电抗器匝间绝缘因击穿而短路，短路电流又不断的变大，那么在这种情况下，能耗会越来越大，振荡衰减速度也会变快。
通过对干式空心电抗器匝间绝缘检测原理进行分析，可以知道，检测干式空心电抗器匝间绝缘故障可以通过比较试验所得波形的频率、衰减系数和时间的变化来实现。
3.干式空心电抗器匝间绝缘试验结果分析
根据干式空心电抗器匝间绝缘检测原理对电抗器进行多次试验可以得到当干式空心电抗器出现匝间短路的时候，与干式空心电抗器没有出现匝间短路的时候相比，干式空心电抗器上的电压和电流的振荡频率显著变大，衰减显著变快。这样的试验结果表明，在干式空心电抗器发生匝间短路的时候，电抗器中会有大部分的能量在短路环中被消耗掉。除此之外，在试验结束之后的短时间内，短路环上线圈的温度明显高于其他部位的温度，这也印证了电抗器中的大部分能量在短路环中被消耗掉的试验结论[3]。因为出现故障的电抗器匝间位置会出现明显的温度变化，所以，如果不知道电抗器匝间故障发生在什么位置，可以通过红外设备扫描温度来判断故障位置点。除此之外，试验结果还表明同一干式空心电抗器在出现短路的情况下，衰减系数明显高于没有出现匝间短路的电抗器，这和之前电抗器匝间短路时匝间衰减系数变化情况的相关理论完全重合；试验还发现同一规格的干式空心电抗器在出现短路的情况下，振荡频率明显高于没有出现匝间短路的电抗器，这也和之前电抗器匝间短路时匝间振荡频率变化情况的相关理论完全重合。
通过对试验结果的分析得出以下结论：
（1）干式空心电抗器在出现匝间短路的情况下，电抗器的电感在高频作用下会减少，并且电感的变化率随频率的增大而变大。
（2）在进行干式空心电抗器匝间绝缘检测试验时，与正常运行的电抗器相比，出现匝间绝缘短路等绝缘故障的电抗器其电流波形和电压波形有很大程度的变化；而且与正常运行的电抗器相比，出现匝间绝缘短路等绝缘故障的电抗器其衰减速度明显加快；除此之外，与正常运行的电抗器相比，出现匝间绝缘短路等绝缘故障的电抗器在衰减电压波形的频率、衰减电流波形的频率和衰减指数上都明显变大。
（3）在进行干式空心电抗器匝间绝缘检测试验时，电抗器正常运行情况下的工作频率远远低于电抗器在试验电压作用下的振荡频率，这样在对电抗器进行匝间绝缘检测试验时就可以仅仅通过施加试验电压而无需流通高倍电流的情况下实现，降低了试验装置的复杂性，进而减低了检验装置的造价成本。
4.结论
干式空心电抗器是变电站中的关键设备，其能否正常运行直接关系到变电站乃至整个电力系统的正常安全工作，但干式空心电抗器在运行过程中不可避免会出现运行故障问题，一旦电抗器出现故障就必须停工检修，影响电抗器的工作效率，给相关企业和个人带来经济损失，而在所有的干式空心电抗器故障类型中，以干式空心电抗器匝间绝缘故障最为显著，因此对干式空心电抗器匝间绝缘检测和试验进行分析研究，具有一定的现实意义。
本文先是阐述了干式空心电抗器的匝间绝缘检测原理，为进行干式空心电抗器匝间绝缘检测试验分析做铺垫；接下来对干式空心电抗器匝间绝缘检测试验结果进行了分析总结，通过对检测原理和检测试验结果的分析研究得出结论。
通过对干式空心电抗器匝间绝缘检测进行原理分析和试验结果讨论，对干式空心电抗器匝间绝缘故障有了更深入的认识，无论是对提高干式空心电抗器的设计制造质量还是在保证干式空心电抗器运行安全，甚至是对整个电力系统的正常工作都具有重要作用。
参考文献
[1]刘创华,刘梅. 干式空心电抗器匝间绝缘检测技术[J]. 电力系统及其自动化学报,2016,(S1):115-118.
[2]骆晓龙,张良,王永红,聂洪岩,彭翔,陈伟,魏新劳. 干式空心电抗器匝间绝缘试验方法有效性分析[J]. 哈尔滨理工大学学报,2014,(01):74-78.
[3]芦岩. 66kV干式空心电抗器匝间绝缘试验技术研究[D].哈尔滨理工大学,2013.
论文作者:李梦滔,韦瑞峰,荀羽,代正云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
标签：电抗器论文; 干式论文; 电压论文; 电感论文; 故障论文; 线圈论文; 频率论文; 《电力设备》2017年第32期论文;