35kV電壓等級并聯(lián)電抗器典型故障分析及其改造＊

周 平，鐘 中，顧克拉

（湖州電力局，浙江 湖州313000）

0 引言

并聯(lián)電抗器是超高壓電網(wǎng)普遍采用的重要電氣設(shè)備之一.為了增加輸電線路的輸送能力，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限，超高壓輸電線路一般距離較長.同時，由于采用了分裂導線，所以線路的電容很大，每條線路的充電容性功率可達幾十萬千伏；大量容性功率通過系統(tǒng)感性元件（發(fā)電機、變壓器和輸電線路）時，導致末端電壓升高，即所謂“容升”現(xiàn)象.在系統(tǒng)小運行方式時，這種現(xiàn)象尤為嚴重.在長線路首末端裝設(shè)并聯(lián)電抗器，可補償線路上的電容電流，削弱這種容升效應，從而限制工頻電壓的升高.容性電流的補償方式分為低壓并聯(lián)電抗器補償（如35kV電壓等級），目前大多采用低壓并聯(lián)電抗器（以下簡稱低抗）的補償方式，其絕緣方式主要采用干式結(jié)構(gòu)［1］.

1 500kV、35kV低抗故障情況

本文以浙江省湖州500kV含山變35kV低抗故障為例.2007年06月30日5點00分，500kV含山變電所1號主變1號低抗C相在正常的運行過程中發(fā)生自燃著火現(xiàn)象，造成1號主變1號低抗開關(guān)分閘和1號主變35kV開關(guān)分閘.當時的天氣情況是：28日下了一場大雨，由于是梅雨季節(jié)，雨停停下下，29日上午還下了場大雨，午后天轉(zhuǎn)晴，但濕度較大.

1號主變1號低抗著火事件經(jīng)過：早上05點00分27秒，1號主變35kV開關(guān)分閘，同時1號主變1號低抗開關(guān)分閘；1號主變1號低抗C相著火，火勢較猛，濃煙較大，著火電抗器頂部防雨帽全部燒毀，電抗器本體損毀嚴重（見圖1），更換后恢復運行.

2007年09月18日17點37分，由于500kV側(cè)電壓越限，按華東網(wǎng)調(diào)要求并經(jīng)華東網(wǎng)調(diào)許可，500kV含山變投入1號主變1號低抗、2號低抗；17點42分，1號主變1號低抗開關(guān)合閘；17點43分，1號主變2號低抗開關(guān)合閘；17點49分，500kV含山變電所1號主變2號低抗C相故障，跳開1號主變35kV開關(guān)及1號主變2號低抗開關(guān).當時的天氣情況是：2007年09月18日晚，受臺風“韋帕”的影響，湖州地區(qū)開始下雨，至18日17點43分＃1主變2號低抗投入時，天還在下雨.

1號主變2號低抗著火事件經(jīng)過：剛開始1號主變2號低抗C相上方有火花、冒煙，后恢復；現(xiàn)場檢查1號主變2號低抗C相內(nèi)壁有煙熏痕跡，底部有顆粒狀熔化物體，見圖2、圖3.

由于500kV含山變35kV低抗（干式空心并聯(lián)電抗器）接二連三發(fā)生故障，嚴重影響了500kV含山變35kV低抗的正常運行.為確保安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行，應對35kV低抗進行更新改造.

2 低抗更新改造方案比較

根據(jù)國家電網(wǎng)公司《輸變電設(shè)備技術(shù)改造指導意見》的要求，技術(shù)改造必須以全面提高電網(wǎng)的安全性能和變壓器的健康水平為目的，重點解決影響電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵問題和突出問題.技術(shù)改造策略如下：

整體替換：用新的油浸式鐵心并聯(lián)電抗器替換原有的干式空心并聯(lián)電抗器，新油浸式鐵心并聯(lián)電抗器應能滿足運行的安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性以及電網(wǎng)發(fā)展的適應性要求.

下面就整體替換的方案進行經(jīng)濟技術(shù)比較.為簡化起見，僅以下面幾個技改數(shù)據(jù)進行討論（表1）.

表1 更新改造方案在技術(shù)和經(jīng)濟指標上的主要差異

2.1 技術(shù)比較

在我國，環(huán)氧包封大容量干式空心并聯(lián)電抗器經(jīng)過長時間的運行，出現(xiàn)了許多運行故障，有的被迫停運處理，有的甚至燒毀設(shè)備.已有許多變電站發(fā)生過空心并聯(lián)電抗器燒毀現(xiàn)象，并相繼出現(xiàn)了電抗器燒毀現(xiàn)象.燒毀的主要原因是：電抗器表面噴涂的絕緣材料老化及表面污物沉積，在環(huán)境濕度大的情況下，表面層會受潮，導致表面泄漏電流增大，最后形成沿面樹枝狀放電而燒毀.

空心并聯(lián)電抗器漏磁也有如下嚴重的危害性：① 對周圍的電磁產(chǎn)生污染，使計算機和通訊無法正常運行.② 對鋼結(jié)構(gòu)件的建筑物有著嚴重的危害.③ 對接地網(wǎng)的遮欄、構(gòu)架等，都可能因金屬體構(gòu)成閉環(huán)，從而造成較嚴重的漏磁問題.若有閉環(huán)回路，如地網(wǎng)、構(gòu)架、金屬遮欄等，其漏磁使感應環(huán)流達數(shù)百安培.例如：東北網(wǎng)某變電所，其鋼管遮攔用鉗形電流表測試，最大電流達60A.類似該變電所的情況比較普遍，這不僅增大了損耗，更因其建立的反向磁場同電抗器的部分繞組耦合而使電抗器電流增大和電位分布改變.對于空心電抗器漏磁問題，目前解決的辦法不是很多，一些廠家和電力局一般采用增加磁屏蔽的方法，但其效果也不是很理想.

2.2 經(jīng)濟效果分析

（1）油浸式鐵心并聯(lián)電抗器因絕緣油冷卻效果好，絕緣不受外界環(huán)境影響，絕緣壽命比干式空心電抗器長得多.

（2）油浸式鐵心并聯(lián)電抗器有較好的導磁鐵心和漏磁屏蔽，并且又有油箱的屏蔽，因此損耗很小，不會影響周邊的金屬架構(gòu)，而且安裝場地也小.

（3）噪聲低.鐵心柱經(jīng)整體澆注成型，成為一個堅固鋼體，因此運行時振動小.

（4）油浸式鐵心并聯(lián)電抗器出現(xiàn)問題可以修復，但干式空心電抗器一旦出現(xiàn)問題一般不可修復.

（5）體積小.占地面積僅為同容量干式空心電抗器的1／4至1／6.

（6）可在戶外使用，適應環(huán)境能力強.

（7）油浸式鐵心并聯(lián)電抗器以變壓器油為絕緣介質(zhì)，有漏油的可能性，近些年來，通過技術(shù)、工藝和結(jié)構(gòu)的改進，漏油的現(xiàn)象已大為減少.

（8）與長期運行的經(jīng)濟效益做比較，油浸式鐵心并聯(lián)電抗器比空心電抗器有顯著的優(yōu)點.干式空心并聯(lián)電抗器要比鐵心并聯(lián)電抗器損耗高出P（kW），每天運行H（小時），電價為F（元／度），則鐵心并聯(lián)電抗器運行一年可節(jié)省電費為：T＝P＊H＊F＊365.

例：如20000kvar的3相并聯(lián)電抗器，干式空心并聯(lián)電抗器要比鐵心并聯(lián)電抗器損耗高出25kW，每天按投運12小時，每度電以0.8元計算，則每年因損耗而增加損失人民幣為：

T＝P＊H＊F＊365＝25×12×0.8×365＝87600（元）.

干式空心電抗每年要對其進行一次RTV涂料的維護，費用在5萬元，由于現(xiàn)在的干抗內(nèi)、外包封比較好，加上帶帽就很難用RTV涂料對其進行維護.

假定干式空心并聯(lián)電抗器價格為105萬元／組，油浸式鐵心并聯(lián)電抗器價格為170萬元／組，則使用油浸式鐵心并聯(lián)電抗器［170－105］÷（8.76＋5）＝4.7年.4.7年后即可與使用空心并聯(lián)電抗器的成本持平.

由此可見，使用油浸式鐵心并聯(lián)電抗器的成本將大大低于使用并聯(lián)電抗器.具體如下：12年節(jié)約成本170萬元，已近買一組油浸式鐵心并聯(lián)電抗器的價格.

3 結(jié)束語

隨著系統(tǒng)的不斷擴大，干式空心低抗的運行能力弱、故障率大大增加，因此對干式空心低抗及時、合理的改造十分必要.但對于干式空心低抗改造更新為油浸式鐵心低抗，應根據(jù)干式空心低抗的具體缺陷情況并兼顧安全與經(jīng)濟要求，通過技術(shù)和經(jīng)濟性比較進行有效的改造.根據(jù)500kV含山變的實際運行情況，由于500kV系統(tǒng)電壓華東控制得較嚴，35kV的4組低抗應用操作頻繁，幾乎每天都有投切.為確保電網(wǎng)的安全與經(jīng)濟運行，建議將4組35kV干式空心并聯(lián)電抗器更換為相同容量的油浸式鐵芯電抗器.

［1］劉石.10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器振動問題研究［J］.變壓器，2009，46（9）：15～18.