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干式并联电抗器常见问题及处理方法

时间:2012-08-05 来源:www.dqjsw.com.cn 编辑:李亮 点击:次 字体设置:
  随着电网超高压、远距离、大容量的迅猛发展,感性无功相对不足,导致电网工频电压升高,为了补偿电功率,抑制过高的工频过电压,并联电抗器是超高压电力系统必不可少的电气设备。近年来在550kV主变压器35kV侧几乎无一例外地采用干式空心电抗器来抑制系统电压的升高。但是随之也产生了一些新的问题,无论是对干式电抗器的认识,还是运行经验都是不足的。下面就干式空心电抗器存在的问题及处理方法做一些分析或探讨。

  干式空心电抗器存在的问题

  干式空心电抗器的运行故障主要是线圈匝间绝缘击穿,故障原因包括线圈受潮或绝缘有弱点、局部放电电弧烧损、局部过热绝缘挠损击穿、过电压、小动物搭桥短路等外力影响,以及因短路电流产生的机械应力使线圈变形损伤等。干式空心电抗器用有机绝缘作外绝缘,其特有问题分为四个方面:
  设计制造方面
  这类问题以出线位置不当,局部过热为代表。设计制造一旦完成,缺陷就不易消除,即便通过试验也不易发现。
  制造工艺及材料方面
  这类问题以外绝缘表面龟裂、粉化、绝缘性能下降和焊口缺陷过热、绕组毛刺、绝缘气泡等缺陷造成匝间短路为代表。外绝缘性能下降通常由材料配方或工艺不当造成,焊口缺陷过热及绕组毛刺等缺陷既便发现,亦难消除。
  漏磁
  漏磁通常由安装位置不当造成。由于干式空心电抗器无铁心,空间存在强大的磁场,只要磁场范围内存在较大铁磁物质或闭环金属体就将产生漏磁。
  漏电起痕
  漏电起痕是有机外绝缘设备所共有问题,它对绝缘损伤是不可逆的。虽然其发展过程较长,但处置不及时或处理不当,常能造成电抗器的烧毁。

  干式空心电抗器缺陷的形成及处理措施

  绝缘材料表面性能劣化

  表面性能劣化的原因
  这类缺陷的表现有绝缘表面皲裂、粉化、表面性能下降及高温下流淌等。造成原因一是材料选择不当,二是配方及固化工艺不当。干式空心电抗器外绝缘基本上都是工艺性好的环氧树脂在室温或中温条件下固化成型的。缺点是固化速度好坏同固化剂、促进剂、周围环境等有较大关系,同一配方、工艺可因固化剂、促进剂活性的差异、环境温度、湿度的差异而得出性能差异很大的树脂料。一旦固化不好,树脂料中将存在大量的低分子基因和交联不完全的分子链键,它们在水、光及其它物质的作用下,很容易发生水解及重新反应、组合的过程,进而导致电抗器绝缘表面出现皲裂、粉化,表面性能下降。
  部分电抗器,尤其是室温固化的电抗器有局部过热或焊口不良等缺陷时,这些看似已经固化良好的树脂在高温(>80℃)的作用下,将出现流淌和重固化的过程。一般而言这个固化过程是永久的,不可逆的,由于在固化前伴随树脂流淌而使绝缘内部形成空泡,极易造成匝问绝缘的破坏。
  多数厂家控制环氧树脂质量手段有限,更难以做到根据不同批次的环氧树脂调整配方,因此材料、配方不一,导致环氧树脂的固化难以达到最佳状态而留下隐患。面漆同基材相溶性较差亦加速表面劣化。
  处理措施
  皲裂、粉化、表面性能下降这些劣化现象都是浅表性的,一旦发现应尽早处理,避免发展加重形成不可逆的劣化。处理措施简单,用砂纸打磨清除皲裂、粉化等劣化的表面材料,再进行认真清洗,清洗用无水溶剂(如无水乙醇)为佳,然后涂刷耐气候性能优良并与基础材相容性好的漆或涂料即可。
  对于过热而引起流淌的问题,只能是加强监视,在过热点出现小园形颗粒状树脂料(即“出汗点”)时就给予特别关注,并及早同厂家联系处理,避免故障扩大。

  漏磁

  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,在现场很难完全解决。一般而言,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,如果是轴向位置存在闭环,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。
  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,一般就可解决这问题,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,核查安装点是否在闭环的接地网或含金属闭环的水泥构件。

  放电痕迹

  放电痕迹主要有电抗器表面放电痕迹和绝缘撑条放电痕迹两种,其产生及危害都有一定的差异。
  电抗器表面放电痕迹及危害
  电抗器的环氧树脂外绝缘属于亲水性物质,在雨、潮湿天气下表面易形成水膜,导致表面泄漏电流增大。受潮、污秽不均则产生局部干带状并造成电场集中而引发小电弧,进而破坏局部表面特性,逐步发展成较稳定的放电通道。如材料耐漏电起痕水平低,则绝缘表面出现炭化状的浅表痕迹,使电场前突畸变,痕迹前端更易形成干区和火花放电,形成恶性循环。
  放电痕迹从表面上看是浅表绝缘损伤,似乎不构成多大的危害,其实不然。它的危害并不在于对绝缘的损伤大小,而是因放电痕迹的绝缘性能远低于正常绝缘性能(约2~4个数量级)。它不仅使表面易闪络,而且导致绕组的电位分布同表面电位分布不一致,使本来基本不承受电压的径向绝缘承受一定的电压,并使绕组易发生匝间绝缘击穿。
  处理措施
  对一般电抗器电场分布结构而言,若树脂料固化良好,其耐漏电起痕水平达到1A2.5级即可。
  对于已投运或已发生放电痕迹的电抗器,则应减小受潮条件下的泄漏电流和局部的电流密度,使其发热量不能形成小电弧,具体措施为:
  (1)涂刷憎水性涂料,提高电抗器表面在受潮条件下的电阻率;
  (2)设置若干个高阻带,不仅可减小泄漏电流,而且将泄流路径截成若干段,避免电流集中防止电弧形成;
  (3)为避免电极附近泄漏电流集中,密度增大,设置均流金属屏蔽环与电极同电位且与电抗器表面紧密接触,避免气隙气泡放电。

        总结  

  (1)加强清洁、维护,提高电抗器表面的耐泄漏电流水平。
  (2)即使发现劣化现象,使用涂料应注意材料的相溶性。
  (3)电抗器周围尽量避免金属闭环存在,应特别关注易被忽略的地网及水泥构件。
  (4)即使发现干式电抗器的放电痕迹,对泄漏电流进行减、隔、分等措施,增加线圈高度,加大爬电距离,以及喷涂憎水性涂料。
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