电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称为电抗器
干式空心电抗器的运行分析及故障处理
l前言
大容量干式空心电抗器是近几年研制开发的新型电抗器它具有线性特性好参数稳定防火性能好等特点因此用量逐渐增加并联电抗器经过长时间的运行出现了不少的问题有的被迫停运处理有的逐渐演变成事故甚至设备烧毁干式空心电抗器的运行故障主要是由于线圈受潮局部放电电弧局部过热绝缘烧损等线圈匝间绝缘击穿以及漏磁造成周围金属构架接地网高压柜内接线端子损耗和发热等
2电抗器的作用
在超高压大容量的电网中安装一定数量感性的无功补偿装置包括并联电抗器和静止无功补偿器其主要目的一是补偿容性充电功率二是在轻负荷时吸收无功功率控制无功潮流稳定网络的运行电压各大电网均要求在大中型变电站必须安装电抗器来补偿电容性的无功功率做到就地补偿就地平衡以保证电力系统的安全运行
3电抗器故障形成及处理措施
3．1沿面树枝状放电和匝间短路的机理及处理措施
电抗器在户外的大气条件下运行一段时间后其表面会有污物沉积同时表面喷涂的绝缘材料也会出现粉化现象形成污层在大雾或雨天表面污层会受潮导致表面泄漏电流增大产生热量这使得表面电场集中区域的水分蒸发较快造成表面部分区域出现干区引起局部表面电阻改变电流在该中断处形成很小的局部电弧随着时间的增长电弧将发展并发生合并在表面形成树枝状放电烧痕形成沿面树枝状放电由于绝大多数树枝状放电产生于电抗器端部表面与星状板相接触的区域11而匝间短路是树枝状放电的进一步发展即短路线匝中电流剧增温度升高到使线匝绝缘损坏并在高温下导线熔化而形成
为了确保户外电抗器不发生树枝状放电和匝间短路故障应正确选用绝缘材料改善工艺条件提高工艺水平改善工艺环境保证电抗器的端绝缘包封绝缘的整体性绝缘胶应保证与导线具有良好的亲和性在运行条件和运行环境下确保不产生裂纹和开裂现象涂刷憎水性涂料可大幅度抑制表面放电端部预埋环形均流电极的结构改进可克服下端表面泄漏电流集中现象即使不喷涂憎水性涂层或憎水性涂层完全消失也能防止电极附近干区电弧的出现顶戴防雨帽和外加防雨假层可在一定程度上抑制表面泄漏电流此外在污秽程度较严重的地区应增加清理电抗器表面和绝缘子表面频次
3．2温升对电抗器影响
对近年来系统内几起比较典型的干式电抗器事故进行了调查发现电抗器运行温度偏高设计选择的绝缘材料耐热等级偏低是造成故障的主要原因下面列举几个比较典型的事故
11997年7月29日9时07分青海电力公司硝湾变35kV54号开关速断保护动作跳闸检查发现1号电抗器B相线圈有严重的烧伤痕迹经试验确认为匝间短路分析认为设计中端部电场过于集中因工艺上未加RTV涂料的缺陷而发生水树现象致使事故发生该电抗器返厂处理后于1998年4月投入运行
22002年5月14日0时28分陕西神木变330kV2号主变低压35kV并联电抗器B相因外包封开裂内部绝缘受潮引起匝间短路放电经分析电抗器表面树枝状放电最终导致短路后融化的金属气体喷射至A相引线上又导致AB相间短路该事故导致变压器受到直接短路冲击退出运行
32003年6月5日重庆万州局万县变500kV35kVI-2号电抗器在大雨天气下外包封发生匝间短路在烟尘和金属颗粒的作用下发展为相间短路分析后认为也是由于树枝状放电作为先导最终导致事故发生该产品被迫返厂更换外包封
根据温度实测和解体分析证实以上电抗器事故都是由于运行中热点温度高加速了聚酯薄膜老化当引入线或横面环氧开裂处雨水渗入后加速了老化丧失了机械强度不能裹紧导线当雨水多次渗入时造成匝间短路引起着火燃烧
3．2．1电抗器运行时的温升限值
在一定温度下绝缘材料不产生热损坏的时间称为绝缘材料的使用寿命大型电抗器的电流在3500A以上这样大的电流流过电抗器即使电抗器的电阻很小mΩ级功率也在千瓦以上电器产品的损耗越大运行中产生的热量就越大在一定的条件下电抗器的温升也就越高而温升增高会加速绝缘材料的老化使其失去绝缘性能从而也会缩短电抗器的使用寿命这说明电抗器温升的高低是保证其质量和使用寿命的重要指标因此GBl0229-1988和IEC标准中均对电抗器正常使用条件下的温升做了专门的规定
国标之所以对电抗器的温升做严格的限制是因为温升直接影响着电抗器所用绝缘材料的使用寿命根据Montsinger的寿命定律绝缘材料的热老化与温度有如下关系t=Aexpaθ式中t为绝缘材料的使用寿命A为常数B级材料约为6．5x105a为常数约为0.0889为绝缘材料的温度
由上式看出对于B级绝缘材料每当温度增加10℃绝缘材料的使用寿命减少一半这就是绝缘材料的10℃定则A级绝缘材料为8℃称为8℃定则温升是保证电抗器质量和运行寿命的重要指标电流越大就越难满足要求
形成温升的主要原因有温升的设计裕度取得很小使设计值与国标规定的温升限值很接近还有制造的原因如绕制绕组时线轴的配重不够绕制速度过快和停机均可造成绕组松紧度不好和绕组电阻的变化另外接线端子与绕组焊接处的焊接电阻是由于焊接质量的问题产生的附加电阻该焊接电阻产生附加损耗使接线端子处温升过高另外在焊接时由于接头设计不当焊缝深宽比太大焊道太小热脆性等原因产生的焊缝金属裂纹都将降低焊接质量增大焊接电阻
3．2．2处理措施
处理措施①选择合理的耐热等级绝缘材料设计运行温度更合理的干式电抗器从根本上解决电抗器户外运行安全性较低的问题以增加其使用寿命②开展有效的防紫外线老化包封的防护漆的选型和研制从根本上杜绝树枝状放电的出现③改善电抗器上部引线与线圈的密封2④戴帽防止日晒或雨淋或是搭大棚以改善通风条件改善电抗器运行的环境温度⑤改善工艺条件提高工艺水平改善工艺环境减少人为因素的影响
干式空心并联电抗器组特点之一是由多个并联的包封组成但由于设计和制造工艺上的问题会造成各包封电流密度不一致导致运行中部分包封温度高现在某些厂家为了提高经济效益过分地提高电流密度造成热点温升过大是电抗器故障的根本原因因此适当降低电流密度提高绝缘耐热等级是改善电抗器运行特性的根本措施
｜3．3漏磁
3．3．1漏磁产生的原因及危害
在电抗器轴向位置有接地网径向位置有设备遮栏构架等都可能因金属体构成闭环造成较严重的漏磁问题对周围环境造成严重的影响若在磁场范围只有较大铁磁物质无闭环回路问题不大若有闭环回路如地网构架金属遮栏等其漏磁将感应环流达数百安培这不仅增大损耗更因其建立的反向磁场同电抗器的部分绕组耦合而产生严重问题如是径向位置有闭环将使电抗器绕组过热或局部过热如同变压器二次侧短路情况如是轴向位置有在闭环将使电抗器电流增大和电位分布改变故漏磁问题并不能简单地认为只是发热或增加损耗
3．3．2处理措施
只要消除闭合的金属环路如远离金属构架不使用金属围栏等一般就可解决较困难的是避免接地网及水泥构件中的闭环回路应在安装之前核查安装点是否存在闭环的接地网或含金眉闭环的水泥构件合理地布置电抗器的安装位置及接线端子位置
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