干式空心电抗器广泛应于电网中，对电网稳定运行具有重要作用。本文通过介绍干式空心电抗器的基本结构，总结分析干式空心电抗器异常发热常见五种类型的形成和原因，这五种类型包括沿面放电致热、涡流致热、部件松致热、通风气道受阻致热、匝间短路致热。然后分别提出了干式空心电抗器异常发热常见的五种类型对应的解决措施，最后对干式空心电抗器的日常运行维护工作提出了几点建议。
一、引言
电抗器在电网中无功补偿发挥着举足轻重的作用，不仅能保证电能的质量，而且减少电网的损耗提高经济效益。电抗器作为无功补偿重要的设备之一，限制合闸涌流以及短路电流，有滤波等作用[1]，能保障电网运行电压的稳定。电抗器接入电网一般有两种方式，并联和串联。串联电抗一般能限流，而并联电抗能进行无功补偿，吸收容性无功。根据电抗器冷却方式可以分为油浸铁心电抗器、干式铁芯电抗器以及干式空心电抗器等。
干式空心电抗器，以空气作为磁介质，没有铁芯，具有良好的电感值线性度，由多个并联的线圈包封组成。包封外部用浸渍环氧树脂的玻璃纤维严密包封绝缘[2]。各包封之间形成通风气道，散热快。干式空心电抗器运行安全，机构简单，成本低，发展迅速[3]。干式空心电抗器广泛应用于变电站，具有安装维护简便、良好的线性调节效果，损耗低等优点。随着干式空心电抗器运行年限的增长，在电网的运行中偶尔出现因干式空心电抗器局部异常发热，造成电抗器组的停运[4]，甚至发展成生产事故的[5]，对干式空心电抗器异常发热的课题研究显的尤为迫切。
二、干式空心电抗器异常发热常见的类型分析
1沿面放电致热
干式空心电抗器一般都是安装在户外的，湿度是影响其正常运行一个因素。在持续的阴雨天，电抗器表面容易受潮，容易形成沿面放电[6]。受潮的电抗器表面水分蒸发的快慢不一样，引起线路中电阻的变化，在通电运行的电抗器上，形成了局部电弧甚至局部放电的现象。沿面放电会使得电抗器的包封击穿，电抗器局部温度异常升高，运行电压、电流的不稳定。
2涡流致热
干式空心电抗器在运行中，形成闭合的工频磁场，电抗器附近有很强的交变磁场，所以在该区域的垂直穿过导磁金属闭合回路的磁场会产生感应电流，形成涡流现象，并引起设备出现过热故障点。干式空心电抗器因器结构和物理特性在运行中，磁场分布有以下规律：在一定区域内，闭合的环路越靠近干式空心电抗器磁场越强，随着距离的增大，环路中磁场强度减小，在离开电抗器3米之外，磁场强度迅速衰减为零[7]。
3部件松致热
干式空心电抗器常见的部件松动如接头接触不良、紧固螺栓松动、接线板因长期运行振动松脱常常会造成干式电抗器过热现象。其中引线接头、各相铜排连接处是较容易松动的地方，并引起异常发热。
4通风气道受阻致热
通过干式空心电抗器结构，我们知道电抗器包封与包封之间形成通风气道。通道中的热量热气往上升排出，所以电抗器顶部的温度会比底部要高。干式空心电抗器在正常运行时，由于外界异物把电抗器通风气道堵塞了，如鸟窝、鸟粪、漂浮塑料袋子等，影响散热，最终使电抗器异常发热。
5匝间短路致热
电抗器运行年限较长，线圈容易老化破损，包封绝缘破裂往往会造成匝间短路，电抗器局部温度上升甚至燃烧起来。近年来，关于干式空心电抗器的事故分析报告以及工作总结表明，干式空心电抗器事故90%以上都是匝间绝缘缺陷引起的，且匝间绝缘缺陷在没有发展到一定程度时，现有的试验手段很难检测出来[8]。造成匝间短路也可能是生产工艺不精造成的，电抗器包封的绕制为人工操作，没有在真空环境制造。因此，包封中不可避免有小气泡，在高电压下多次投切电抗器以及外界常年腐蚀，导致了包封破损匝间线圈短路，引起异常发热。
三、干式空心电抗器异常发热的解决方法
1沿面放电致热
对于沿面放电引起的发热，我们应该对电抗器尤其是户外的电抗器涂抹一层绝缘的保护涂料。常用在电抗器表面的涂料是PRTV防污闪涂料，能预防闪络，提高设备外绝缘水平，抑制电抗器局部放电。另一方面，要降低电抗器受潮的可能性，减少水分进入电抗器。因此，我们可以在电抗器上增加防雨罩、防鸟格栅等措施，保持电抗器表面清洁干燥防止受潮，降低电抗器因沿面放电造成异常发热事件的发生。
2涡流致热
为了减少干式空心电抗器因涡流异常发热，根据电抗器磁场分布曲线，可以增加金属闭合回路与电抗器的距离，这会增加工作量和占地，经济效益差。所以检修维护人员采用最多的方法就是解开金属的闭合回路，避免涡流的产生[9]。针对干式空心电抗器的星形架圆环涡流发热[10]，可以让厂家在满足力学的基础上改进其结构，减少表面积进而减少通过的磁场。
3部件松致热
按计划停电后，需要用砂纸将连接部件的表面打磨除去锈迹，再用酒精清洗后，抹上一层导电膏，最后打上合适的力矩紧固螺栓。采取合理措施稳固部件是预防部件松动致热的根本。
4通风气道受阻致热
对于通道受阻引起的电抗器异常发热，要定期巡视发现通道有异物堵塞，待停电后及时清理，避免电抗器温升过高。同时，为了加强通风气道的通风，可以增加排气风扇加快散热。汪旭峰等经过在电抗器加装散热风扇，取得良好的效果，加快电抗器的散热[11]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电抗器要尽量避免电抗器暴露在盐分、粉尘、酸雨高的环境中，目的是减少对电抗器通风气道的腐蚀。
5匝间短路致热
电抗器内部线圈通常是由铝线绕制的，铝线压制的绝缘层不均匀，铝线布置不够均应紧密，在电抗器长期震动的运行环境中，容易产生移位匝间线圈短路，造成局部放电发热。通过提升电抗器包封等制造工艺，提高电抗器匝间绝缘耐热能力，能延长电抗器的绝缘层寿命，减少电抗器匝间短路引起的发热。在电抗器运输安装过程中以及运行中也要尽量减少震动，避免内部铝线松动以及包封的破损。王琼等利用匝间过电压和温升试验等手段检测，并逐步确定了匝间绝缘缺陷的位置，提高了匝间绝缘缺陷的现场检出率[12]。
四、干式空心电抗器的运行维护及进一步研究工作
1加强验收
在设备投产前的验收，要检查干式空心电抗器的施工是否按照图纸施工，设计是否合理，是否满足相关规范，安装工艺是否达标。设备安装前要存放在干燥通风无尘的环境，电抗器的绝缘层没有破损，对每一道工序严格把关，避免电抗器投运后异常发热。
2加强试验定检
逢停必检，按计划对干式空心电抗器进行全面的体检，测量绝缘电阻、阻抗值是否满足运行要求，对电抗器做绝缘耐压试验。检查电抗器表面包封是否有放电痕迹，有无裂纹出现。每个季度至少要有一次在晚上检查电抗器外表是否存在电晕发光、发电的现象。
3加强红外测温以及巡视
通过红外测温仪器，电抗器的温度分布、包封局部温度有没有异常发热、接线板等连接部件温度是否正常都一目了然。在日常的巡视中，多关注干式空心电抗器外观有没有放电灼烧的痕迹、绝缘层是否有明显的开裂、通风通道是否有异物堵塞等。在运行的电抗器要关注噪音是否过大，有无异常震动。变电站内各组并联电抗器要轮换合理投退，降低发热的风险。
4建立模型
通过计算模拟建立模型，特别是磁场分布与温度关系等，能更加直观了解发热现象，利用模型来分析处理电抗器的异常过热缺陷。王行[13]等对电抗器进行三维流场-温度场耦合计算，仿真出有无涡流损耗情况下的两种电抗器温度场分布，得到了电抗器各层包封的温度规律。
5新方法新手段应用
在电抗器内部安装热偶传感器实时采集跟踪电抗器温度变化情况，利用无线网络或者光纤将数据传回后台机，能及时发现设备缺陷并采取措施。变电站具有巡视和测温功能的机器人的投入使用，能提高运行人员的工作效率并及时发现干式空心电抗器异常发热故障。运维人员持续跟踪并消缺处理，避免电抗器异常发热，保障电网的稳定安全运行。
参考文献：
[1]崔志刚.干式空心并联电抗器故障原因分析探讨[J].变压器，2012,49（3）：61-63.
[2]魏敏. 一起35kV空心电抗器故障原因分析及预防措施[J].电气技术，2017,3：143-147.
[3]李德超.干式空心电抗器故障原因分析及处理措施[J].电力电容器与无功补偿，2014，35（6）：86-90.
[4]景瑶，蒋晶晶，吴胜，等. 某500kV变电站两起35kV干式电抗器故障分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2014,19（3）：10-13.
[5]张海燕．高岭换流站 110 k V 交流滤波电抗器两起过
火故障分析［J］． 变压器，2010，47( 4) : 69-71．
[6]党三. 浅谈电抗器常见故障及处理方法 [J].电力讯息，2017,3：226-227.
[7]张真涛，王予生. 空心电抗器漏磁引起围栏构架发热问
题的处理［J］. 电力电容器与无功补偿，2012，33（2）：61-64．
[8]王亚杰，刘利害强，张梦彬，等. 干式空心电抗器匝间绝缘检测综述[J].电力电容器与无功补偿，2018,39（1）：91-95.
[9]张志东，刘建月，高若天，等.红外测温技术在干式电抗器接地系统发热检测中的应用[J].电力电容器与无功补偿，2017,38（1）：100-104.
[10]林锦桐. 35kV干式电抗器圆环发热分析与对策［J］.电气开关，2017，4：104-106．
[11]汪旭峰 ，田国稳 ，周丽群，等.35 k V干式空芯电抗器强制风冷辅助散热系统研究［J］．江西电力，2017，12 : 25-28．
[12]王琼，辛力坚，张冬，等. 干式空心电抗器匝间绝缘缺陷诊断试验及其解体分析[J].电力电容器与无功补偿，2017,38（6）：64-69.
[13]王行，刘爱连，谢涛，等. 35kV干式电抗器中绕组涡流损耗对温度场影响的研究[J].软件，2017,38（9）：137-140
论文作者:谭巨兴,庞华勇,王掬涵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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