摘要：本文作者分析了某500kV变电站发生的两起35kV干式电抗器匝间短路故障。通过现场检查及返厂后的解体情况分析，确定故障原因为电抗器包封顶部发生匝间短路，暴露出设备制造过程中存在工艺控制不良的问题。同时提出了提高干式电抗器运行可靠性的措施
关键词：干式电抗器；匝间短路；故障诊断
1 引言
干式电抗器因其结构简单，运行维护方便在电力系统中得到了广泛的应用，在所有运行电抗器的类型中干式空心电抗器的使用占到一半以上，但是近年来干式电抗器发生了很多匝间短路造成的设备着火跳闸事故，给电力系统的安全运行带来了很大影响，所以对干式电抗器的故障原因分析及其改进措施的提出具有很大的现实意义。
2 两起干式并联电抗器故障情况
某500kV变电站2018年4月、6月连续发生了两起35kV并联电抗器的匝间短路故障，故障现象类似，都是过流保护动作，现场检查在电抗器顶部调匝环与本体中间包封的连接处引线熔断，电抗器中间包封顶部发生匝间短路，着火后造成上下贯穿放电，电抗器跳闸。
2.1故障检查情况
故障电抗器的型号为BKGKL-20000/35，2016年投运，2017年检修试验，试验结果合格。
两起电抗器故障后现场检查均发现电抗器顶部调匝环烧黑，在发生匝间短路的包封顶部调匝环引线有烧断现象，调匝环树脂层部分烧损严重，顶部防雨罩有熏黑痕迹。检查电抗器顶部由外至内6-8（第一台）、7-9（第二台）包封有放电烧损痕迹，内包封烧伤严重，部分撑条已开裂，其对应底部也有烧损痕迹，电抗器运行期间电流无异常。现场进行电抗器高压试验，直流电阻、绝缘电阻、电抗值测定，试验值均合格。
2.2 解体检查情况
为进一步分析设备故障原因，对两台电抗器都进行了返厂解体检查，解体后发现：
（1）除故障包封外各包封没有绝缘老化变色痕迹，包封线匝排列紧密，匝间绝缘无缺陷。
（2）各包封气道中有少量纱毛、纱头等，不影响设备运行。
（3）各层包封与汇流排连接引线完好，故障部位上部调匝环引线烧断。
（4）发生放电的包封两侧有贯穿性放电痕迹，在包封距顶部约150mm处，都有约700mm长，200mm宽放电点，放电位置烧损严重，导线、绝缘材料已经融化，对应上部汇流排和下部汇流排处有明显放电痕迹，故障位置包封从上到下，颜色从深到浅，有明显的过热痕迹，故障位置包封开裂。
3 故障原因分析
根据两次入厂解体检查情况分析，两起电抗器故障均为上部汇流排下方距顶部150mm左右包封内部导线绝缘损坏而发生匝间短路，使其匝间绕组电流增大而发热，并烧毁绕组外部缠绕的绝缘介质。燃烧产生的热溶物向下飘落，造成上下星臂间发生贯穿性放电，过电流保护动作使开关跳闸。
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结合两起电抗器现场解体情况，分析原因可能有以下几点：
（1）包封引线与铝排或调匝环焊接不可靠。
经过两次解剖分析，故障点均位于线圈本体上端部。如果导线与星臂或调匝环焊接不可靠，因电抗器在运行过程中在电磁力的作用下有振动，使得引出线焊接处松动，接触电阻增大。在电抗器投入运行后引线处长期处于发热状态，因铝的热传导性能好，使其热量快速传递到包封的上端部，加速了线圈本体绝缘材料的老化，长时间的运行导致绝缘击穿引起匝间短路。
（2）电抗器制造过程中存在匝间绝缘缺陷，或者存在温度分布不均，局部温度过高，长时间运行过程中，由于电抗器上部本身温度较高，绝缘不断劣化，最终导致电抗器匝间短路烧毁。
（3）运行中的操作过电压造成电抗器绝缘损坏。此电抗器间隔根据国网通用设计只在母线安装了避雷器，来限制过电压，在电抗器间隔内没有安装避雷器。由于电抗器为感性负载，当断路器在投切电抗器时会使线圈对地产生截流过电压，感性负载侧的电压幅值和频率都很高，会产生多次重燃过电压，有可能给电抗器绝缘尤其是端部绝缘带来损坏。
4 运行维护措施建议
目前干式电抗器运行状态诊断缺乏有效的手段，常规的保护装置无法发现初期的匝间短路故障。常规巡视项目及预防性试验手段无法有效掌握电抗器运行状态。针对目前实际状况，对电抗器制造工艺、材料选用、电网结构、运行维护提出了以下的运行维护措施。
（1）加强电抗器制造工艺控制，绕线过程中加大对电抗器绝缘层检验力度，加强工艺过程的可追溯性。尽量避免使用调匝环，如果必须使用，建议加强调匝环汇流线焊接质量管控，确保焊接牢固。出厂前应进行匝间绝缘试验，交接验收时应对出厂试验报告内容进行检查，应含有匝间绝缘试验项目。
（2）利用停电机会，做好电抗器检查，重点对电抗器顶部包封汇流线与汇流排连接、包封汇流线与调匝环连接部位进行检查。主要检查导线焊接质量和气道是否有异物，发现问题及时处理。
（3）做好老旧电抗器的大修技改工作。对运行达到10年以上的电抗器进行现场大修，对电抗器包封表面进行打磨处理，重新喷涂PRTV及防紫外线涂料。运行达到15年以上的，根据设备评价情况，适时进行技改更换。
（4）目前通用设计中电抗器间隔没有安装避雷器，造成分闸过程中可能在电抗器上产生较大的过电压。建议在可研阶段提出要求，在电抗器间隔增加避雷器，防止操作过电压对电抗器的冲击。
（5）建议采用换位导线绕制的电抗器，采用换位导线后，各层绕线过程中电抗不会产生太大的偏差，绕制完成后不用调匝环调整，对电抗器整体性能有很大提高。也可以选用油浸式电抗器，以保证无功设备安全、可靠运行。
参考文献
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论文作者:张宁,冯鹏森
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：电抗器论文; 故障论文; 过电压论文; 干式论文; 引线论文; 导线论文; 过程中论文; 《电力设备》2019年第4期论文;