干式电抗器状态检测技术综述

第 3 4卷第 5期 2 0 1 3年 1 0月

电力电容器与无功补偿Po we r Ca pa ci t o r& Re a c t i v e Po we r Co mp e ns a t i o n

Vo 1 . 3 4 N o . 5 0c t . 2 01 3

干式电抗器状态检测技术综述郭磊，李晓纲，樊东方，李媛(河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州 4 5 0 0 5 2 )

摘要：针对目前干式电抗器在日常维护工作中所存在的问题，总结分析了干式电抗器利用日常巡视、带电检测、在线监测及停电预试等多种状态检测手段相结合以判断其运行状态的方法，并在此基础上，提出了应对策略和建议，以期为全面推进干式电抗器状态检修提供参考。 关键词：干式电抗器；带电检测；在线监测；故障中图分类号： T M 5 3 1 . 5文献标识码： A文章编号：1 6 7 4 . 1 7 5 7 ( 2 0 1 3 ) 0 5 - 0 0 5 1 04 -Re v i e w o f On- l i ne De t e c t i o n Te c h no l o g y o f Dr y- t y p e Re a c t o rGUO L e i,LI Xi a o— g a n g, F AN Do n g— f a n g, L I Yu a n

( H e n a n E l e c t i r c P o w e r C o m p a n y E l e c t i r c P o w e r S c i e n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e, Z h e n g z h o u 4 5 0 0 5 2, C h i n a )Abs t r a c t: As f o r t h e p r o b l e ms o f p r e s e n t d r y- t y pe r e a c t o r e x i s t e d i n d a i l y ma i n t e n a n c e wo r k,t h e c o mb i— n a t i o n o f s u c h mu l t i p l e c o n d i t i o n d e t e c t i o n me a s u r e s a s d a i l y p a t r o l,l i v e d e t e c t i o n,o n- l i n e mo n i t o in r g

nd a p o w e r o f p r e v e n t i v e t e s t t e c h n o l

o g i e s o f d r y - t pe y r e a c t o r a r e s u m m a i r z e d a n d a n a l y z e d t o j u d g e i t so p e r a t i o n c o n d i t i o n n d,o a n t h e b a s i s o f t h i s,c o u n t e r me a s u r e s a n d s u g g e s t i o n s re a r is a e d S O t o p r o v i d er e f e r e n c e or f t h e c o mp r e h e n s i v e p r o mo t i o n o f c o n d i t i o n ma i n t e n a n c e o f d r y— t y p e r e a c t o r . Ke ywo r d s: d r y— t y pe r e a c t o r;l i v e d e t e c t i o n;o n— l i n e mo n i t o in r g;f a u l t

O 引言干式电抗器具有安装方便、维护简单、噪音低、损耗小、参数稳定性及线性特性优良等显著优点，作为无功补偿装置的重要组成部分，在提高供电质量方面起着重要作用。目前电力系统中，大多数 1 1 0 k V及以上变电站均采用固定值电抗器进行补偿。但目前各种干抗产品的质量参差不

较大的干抗，通常为了加强绕组的散热，一般对干抗的结构采用多层设计，并通过增加风道来加强

散热。在各层风道间有环氧树脂浇注的垫块，并且在端部浇注较厚的端封。干抗的主要运行故障是由于绕组受潮、局部放电电弧、局部过热绝缘烧损等绕组匝问绝缘击穿，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， 目前故障率最高的就是单相匝间短路故障引起燃烧，如图 1所示¨。

齐，干抗本身设计、工艺和材料等许多方面存在着一

些先天性的弊端，为系统的安全稳定运行留下了隐患。为此，笔者通过资料整理和分析研究，总

结出干抗状态诊断的若干方法，为运行单位提供切实有效、可操作性的检查办法和建议。

1 问题分析1 . 1干抗自身问题的分析

干抗绕组由多种导热介质组成，包括铜

线、绝

缘漆膜、玻璃纤维、环氧树脂等。工程中对于容量收稿日期： 2 0 1 3 - 0 6 . 2 5

图 1下层电抗器烧伤痕迹Fi g . 1 F u s i o n t r a c e a t l o we r l a y e r o f r e a c t o r

51

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电力电容器与无功补偿

第3 4卷

1 )通过对退役干抗解体检查发现：每层绕组顶部环氧包封的老化程度异常严重，匝绝缘聚脂

远超过标准规定的不大于 1 0 0 t x T。此强大磁场

对场内的闭合导磁材料能产生较大的影响。干抗

薄膜粉化程度很高。试验表明：温度、湿度、运行电压是绝缘材料老化的主要因子，温度越高，湿度越大，施加电压越高，测得的介损越大；同一电压下，上部绝缘的介损比中下部大，上部绝缘特性下

接地引下线和地网形成闭合环路在强磁场中产生较大感应电流，附近电缆屏蔽层与地网形成闭合

环路，长期运行容易引起发热甚至可能造成电缆烧损。 2 )干抗故障对电磁式电压互感器的影响。 单相干抗由于匝间短路造成故障跳闸，造成三相电流不平衡，系统变压器三相磁通也不平衡，在系统中感应出分频信号；在此信号下，有可能会发生系统的三相不平衡对地电容与母线上三相励磁特性不一致的电磁式电压互感器形成串联谐振。由 于电压互感器三相励磁特性不同，铁心饱和程度

降较多。通过多起干抗烧毁事故可知：干抗经过长时间运行后，气候温度差异造成干抗环氧树脂层热胀冷缩，进而变形产生裂纹 (如图 2所示 ), 水分经裂纹进入包封内部 J。此外，包裹在导线

外面的聚酯膜在高温作用下较易产生水解，长时运行后绝缘劣化严重。多例干抗烧毁事故均发生在夏季高温暴雨时节，这和制造干抗的绝缘材料在发热后遇到急冷时发生开裂有直接的关系。

不同，即使切除故障电抗器，分频信号依然存在，谐振继续保持并不断增强。

2状态检 (监)测方法目前对干抗的状态一般采取巡视、例行检查、 例行试验、红外热像检测的手段进行判断。通过原理分析与实际

应用，笔者按干抗运行状态对这些状态检 (监)测方法进行分类。2 . 1外观检查

按照全过程管理，应该注意干抗的选用和验图 2包封表面存在明显有裂缝Fi g . 2 O bv i o us pe ne t r a t i ng c r a c ks o n t h e e n ve l o p s ur f a c e

收。投运前，重点检查干抗是否有外力撞击后的结构变形情况，是否有明显的外形变化和局部凹

2 )户外使用的干抗在运行 3~5年后，干抗绕组外表面出现了大面积树枝状放电，且发展迅速，造成导线绝缘损坏烧毁电抗器。 3 )干抗的保护配置问题。一些干抗设计时采用开关及电流互感器位于中性点侧的接线方

凸现象。电抗器绕组的导线问绝缘越薄、表面绝缘材料和绑扎越平整、无可积水的凹陷、碰撞损伤和裂纹、层问气道均匀无阻塞，表面 R T V涂料应完好无鼓泡，其制造质量相对越好。据了解，很多烧毁的干抗表面由于工艺原因平整度都比较差，

式，干抗发生单相短路时，可配置过电流保护快速正确切除；如果发生两相及以上短路或接地时，所

系环氧树脂玻璃纤维缠绕的厚度明显不一致，易产生裂纹。此外，应注意干抗是否加装防雨帽。

有故障电流均在电流互感器之前形成环流或接地电流，流入电流互感器的电流很低甚至为零，此时可配置低电流保护快速正确切除，因此对该设计类型的干抗应同时配置过电流保护或低电流保护，而目前还存在只配置过电流保护或只配置低电流保护的情况。1 . 2干抗对其他设备造成的影响

对于运行中的干抗应每季度至少进行 1次外观检查，观察时可使用望远镜对每台电抗器的外表面进行全周面的检查，如发现裂纹或碳黑痕迹应引起足够重视 (如图 3和图 4所示 )。。,如发

现烟雾必须立即停运。对于停电状况下的干抗， 应检查内外表面漆层或 R T V胶防护层仍平展无毛刺，并无脱落、粉化、开裂和爬电痕迹；应注意外包封表面是否有颜色变化、表面色泽局部不一致

1 )干抗磁场对周围电缆的影响。干抗

周围空间存在强大磁场，现场测定往往达到几百 T,.

5 2 .

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第3 4卷

5 )瓷瓶探伤。利用超声波原理检测干抗的

成部分，安全运行至关重要。本文结合电抗器状态检修工作思路，总结分析了利用日常巡视、带电检测、在线监测及停电预试等多种状态检测手段相结合以判断其运行状态的方法，并提出相应的整改措施，以期提高干抗的安全性能，更好地为电力系统服务。

每个绝缘子是否存在绝缘性能损坏。6 )R T V涂料憎水性试验。在电抗器表面喷水，目测包封表面的憎水效果，不能出现浸润现象。

3整改措施1 )建议在干抗的制造工艺流程中，在干抗最

参考文献[ 1]付炜平，赵京武，霍春燕.一起 3 5 k V干式电抗器故障原因分析[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 1 1, 3 2( 1 ):5 9 _ 6 2 .

内层加装包封，并且使最内层绕组包封也有撑条固定，以提高包封绝缘的使用寿命。2 )新安装干式空心电抗器时，避免采用叠装

F U We i— p i n g, Z HAO J i n g— W u. HUO Ch u n— y a n . Re a s o n a—

结构，避免电抗器单相事故发展为相间事故。运行实践证明叠装方式的干抗故障后极易发展为相

n a l y s i s f o r a 3 5 k V d r y t y p e r e a c t o r f a u l t[ J] . P o w e r C a—p a c i t o r& R e a c t i v e P o w e r C o m p e n s a t i o n, 2 0 1 1, 3 2( 1 ):5 9 . 6 2 .

间短路，这时如干抗直接与变压器相连就会造成变压器低压侧出口短路进而造成变压器损坏，建议尽量避免采用三相叠装方式。

[ 2]徐林峰.一起干式空心串联电抗器的故障分析[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 0 8, 2 9 ( 2 ): 5 0 - 5 4 .XU L i n— f e n g . F a u l t a n a l y s i s o f d y— r t y p e a i r— c o r e s e r i e s r e—

3

)干抗与支柱绝缘子连接起支撑作用的金具避免使用导磁材料，应尽量用玻璃钢等非导磁性材料。

a c t o r[ J] . P o w e r C a p a c i t o r& R e a c t i v e P o w e r C o mp e n s a—t i o n, 2 0 0 8, 2 9 ( 2 ): 5 0 - 5 4 .

[ 3]张科，原会静，郭磊，等.换流站交流滤波电抗器故障分析[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 1 3, 3 4( 1 ):7 4- 79.

4 )为避免干抗附近电缆屏蔽层因感应电流

形成闭合回路，干抗附近电缆屏蔽层宜采用单端接地方式，利用开关端子箱内接地，并可在不接地

Z H A N G K e, Y U A N H u i￣ i n g, G U O L e i, e t a 1 . F a u l t a n a l y—

端加装过电压保护器。在电缆沟位置走向设计时尽量避开空间强磁场区域，传统的电缆沟从三相电抗器中间穿过，贯穿整个电抗器场地的模式是不宜采用的。5 )收集干抗出厂温升试验、匝间耐压试验和

s i s o f A C f i l t e i r n g r e a c t o r a t p o w e r c o n v e n i n g s t ti a o n[ J] .P o we r Ca pa c i t o r& Re a c t i v e Po we r Co mp e n s a t i o n, 2 01 3, 3 4

( 1 ): 7 4— 7 9 .

[ 4]李阳林，万军彪，黄瑛. 1 O k V干式空心串联电抗器故障原因分析[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 1 1,3 2 ( 3 ): 5 8 - 6 1 .L I Ya n g— l i n, W AN J u n— b i a o, HUANG Yi n g . F a u l t a n a l y s i s

额定电压下的冲击合闸的相关试验报告。干抗的温升数据是衡量干抗的极为重要的 1项指标，生产厂家应提供运行维护单位合格的温升试验报告。干抗出厂应进行匝间耐压试验。设备交接

o n 1 0 k V d y— r t y p e a i r— c o r e s e r i e s r e a c t o r[ J] . P o w e r C a—p a e i t o r& R e a

c t i v e P o w e r C o mp e n s a t i o n, 2 0 1 1, 3 2( 3 ):58 . 61 .

时，具备条件应进行匝间耐压试验和额定电压下的冲击合闸试验。

[ 5]吴红波.干式串联铁心电抗器设计中应注意的一些问

题[ J] .高压电器， 2 0 1 0, 4 6 ( 6 ): 1 0 3— 1 0 5 .WU Ho n g— b o . S o me s u g g e s t i o n s t o d e s i g n o f d y r t y p e s e—

6 )存在由于干抗单相短路接地引起分频谐振造成的电磁式电压互感器烧损爆炸的可能性，

r i e s i r o n c o r e r e a c t o r[ J] . H i g h V o h a g e A p p a r a t u s, 2 0 1 0,4 6( 6): 1 0 3— 1 0 5 .

建议在电磁式电压互感器开口三角处加装消谐装置，逐步以电容式电压互感器替代电磁式电压互感器，以破坏谐振条件。

[ 6]江少成，戴瑞海，夏晓波，等.干式空心电抗器匝间绝缘检测原理及试验分析[ J] .高压电器， 2 0 1 1, 4 7 ( 6 ):6 7. 71 .

4结语干式电抗器作为电力系统一次设备的重要组

J I ANG S h a o— e h e n g, DAI Ru i— h a i, XI A Xi a o— b o,e t a 1 .P in r c i p l e a n d a n a l y s i s o n i n t e r— t u n r i n s u l a t i o n d e t e c t i o n o f

(下转第 8 0页 )

5 4

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电力电容器与无功补偿

第3 4卷

p a r a l l e l c o m p e n s a t i o n c a p a c i t o r f o r 5 0 0 k V s u b s t a t i o n[ J] .E a s t C h i n a E l e c t r i c P o w e r, 2 O O 4, 3 2 ( 4 ): 4 2 .

s t r u c t u r e o f a s s e m b l i n g c a p a c i t o r[ J] . P o w e r C a p a c i t o r,2 0 0 6 ( 3 ): 8— 1 0 .

[ 9]俞赐湖.三起电力电容器故障的分析与处理[ J] .

电气应用， 2 0 0 9, 2 8 ( 2 1 ): 5 6 - 5 8 .

[ 1 2]郭银杏集合式高电压并联电容器产品的改进[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 0 8 ( 1 ): 7 8— 8 O .GUO Yi n— x i n g . I mp r o v e me n t o n a s s e mb l i n g h i g h— v o l t a g e

[ 1 0]安鸽，南军波.无功补偿装置中电抗器异常发热现象分析及解决方案[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 1 2,3 3 ( 1 ): 6 - 9 .AN Ge, N AN J u n— b o . An ly a s i s a n d s o l u t i o n s o f a b n o r mMh e a t p h e n o me n o n o f r e a c t o r i n r e a c t i v e p o we r c o mp e n s a -

s h u n t c a p a c i t o r[ J] . P o w e r C a p a c i t o r& R e a c t i v e P o w e rC o m p e n s a t i o n, 2 0 0 8 ( 1 ): 7 8— 8 0 .

作者简介： 韩旭( 1 9 8 8一),男，硕士研究生，研究方向为电能质量。

t i o n d e v i c e『 J] . P o we r C a p a c i t o r& Re a c t i v e P o we r C o m—

p e n s a t i o n, 2 0 1 2, 3 3 ( 1 ): 6— 9 .

段晓波( 1 9 5 9一),男，高级工程师，主要从事电能质量及电网规划专业研究工作。

[ 1 1]张彦明.集合式电容器的结构改进与应用[ J] .电力电容器， 2 0 0 6 ( 3 ): 8— 1 0 .ZHANG Ya n— mi ng .I mp r o v e me nt a n d a p p l i c a t i o n o f t h e

贾萌( 1 9 8 8一),男，硕士研究生，研究方向为柔性交流输电。

(上接第 5 4页 )d r y— t y p e a i r— c o r e r e a c t o r[ J] . Hi g h V o l t a g e A p p a r a t u s,2 0 1 1, 4 7 ( 6 ): 6 7 - 7 1 .

[ 9] Q/ G D W 4 5 2 -2 0 1 0 .并联电容器装置 (集合式电容器装置 )状态

评价导则[ s] .Q/ G D W 4 5 2—_ 2 0 1 0 . G u i d e f o r c o n d i t i o n e v a l u a t i o n o f

[ 7]苗俊杰，姜庆礼. 5 0 0 k V变电站 3 5 k V干式电抗器故障分析[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 1 2, 3 3 ( 2 ):6 5- 6 9.

s h u n t c a p a c i t o r ( a s s e m b l e d c a p a c i t o r )[ s] .

[ 1 0] Q/ G D W 5 9 9 -2 0 1 1 .干式并联电抗器状态评价导则[ s] .作者简介：

M I A O J u n d i e, J I A N G Q i n g— l i . F a u h a n a l y s i s o f a 3 5 k V

d r y— t y p e r e a c t o r i n 5 0 0 k V s u b s t a t i o n[ J] . P o w e r C a p a c i—t o r&R e a c t i v e P o w e r C o m p e n s a t i o n, 2 0 1 2, 3 3 ( 2 ): 6 5— 6 9

郭磊 ( 1 9 8 2一),男， _ 3 7 -程师，从事过电压专业技术监督，现场试验和状态评价工作。

[ 8]安鸽，南军波.无功补偿装置中电抗器异常发热现象分析及解决方案[ J] .电力电容器与无功补偿， 2 0 1 2,3 3 ( 1 ): 6 - 9, 3 2 .AN G e, NA J u n— b o . An a l y s i s a n d s o l u t i o n s o f a b n o r ma lh e a t p h e no me n o n o f r e a c t o r i n r e a c t i v e p o we r c o mp e ns a—

李晓纲( 1 9 8 4一),男，工程师，从事过电压专业技术监督，现场试验和状态评价工作。

樊东方( 1 9 8 O一),男，工程师，从事过电压专业技术监督，现场试验和状态评价工作。

李媛 ( 1 9 8 0一),女，助理工程师，从事过电压专业技术监督，现场试验和状态评价工作。

t i o n d e v i c e『 J] . P o w e r C a p a c i t o r& R e a c t i v e P o w e r C o m—

p e n s a t i o n,

2 0 1 2, 3 3 ( 1 ): 6— 9, 3 2 .

C h i n a E P o w e r 2 0 1 4第 1 4届中国国际电力电工设备与技术展览会C h i n a E P o w e r中国电力电工展”一直致力于为中国电力设备企业打造面向全球的商贸平台，搭建沟

通世界的交流桥梁。2 0 1 4年， C h i n a E P o w e r新辟特色展区“工业与建筑电气展区”。为吸引更多的专业买家和观众，展会主办方积极通过海外合作，推进展会在境外的招展力度、营销力度和影响力，完善各项展前服务工作，以期为参展商提供个性化参展服务、提高展会的服务水平。 C h i n a E P o w e r 2 0 1 4将继续于 2 0 1 4年 4月 8—1 0日在上海新国际博览中心与“中国智能电网展及分布式能源与储能展 S ma r t G r i d t e c”、“中国风能展 C WE E”、“中国动力设备与发电机组展 C h i n a G p o w e r”

同期举办。2 0 1 3四展首次联合举办，超过 4 2 0 0 0 I n 的展示面积吸引了来自3 0多个国家和地区的 6 5 0多家展商，专业观众达 2 . 2万人次，为中国电力行业展览规模之首。站在新的起点上， C h i n a E P o w e r将集合品牌专业展的优势，为展商和观众带来更加丰富多元的参展体验。

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