35kV干式電抗器圓環(huán)發(fā)熱分析與對(duì)策

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局,廣東 江門 529000)

1 引言

目前在500kV變電站中都安裝35kV并聯(lián)電抗器，用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)無功的過剩，穩(wěn)定運(yùn)行電壓。干式電抗器損耗小、強(qiáng)度大、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)使其在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。其線圈絕緣由浸漬環(huán)氧樹脂嚴(yán)密包封，引拔棒采用聚酯玻璃纖維。但電抗器長時(shí)間運(yùn)行中，卻存在一些危險(xiǎn)性。筆者查閱不少案例，發(fā)現(xiàn)多為局部發(fā)熱、線圈短路、受潮造成，有的因發(fā)現(xiàn)不及時(shí)演變成生產(chǎn)事故，因此，電抗器安全運(yùn)行不能忽視。

某500kV變電站新投運(yùn)的35kV干式電抗器星形架圓環(huán)發(fā)熱溫度最高達(dá)到149.1℃，筆者就發(fā)熱原因展開分析，并提出幾點(diǎn)看法。

2 星形架圓環(huán)發(fā)熱現(xiàn)狀

本500kV變電站共6臺(tái)干式電抗器，#3、#6電抗器于2014年12月新投入運(yùn)行，為另一電氣設(shè)備有限公司(下稱B設(shè)備廠)生產(chǎn)，新舊電抗器參數(shù)如表1所示。所有電抗器型號(hào)為CKGKL，采用高強(qiáng)度鋁質(zhì)星形接線架對(duì)線圈分匝和接線，整體用浸漬環(huán)氧樹脂嚴(yán)密包封，其中星形接線架安裝于繞組上下兩端，中心圓環(huán)為閉合金屬環(huán)，圓環(huán)和鋁排采用金屬良導(dǎo)體，作用在于把各導(dǎo)電排連接在一起，起匯流及固定支撐作用，屬于結(jié)構(gòu)件的部分。

經(jīng)長時(shí)間對(duì)電抗器進(jìn)行測(cè)溫跟蹤記錄得出，發(fā)現(xiàn)A設(shè)備廠與B設(shè)備廠局部溫度存在35℃差異，且同一電抗器上端星形架圓環(huán)比下端溫度高出近30℃。如圖1、2所示。

表1 電抗器參數(shù)表

圖1 A設(shè)備廠上端星形架圓環(huán)(溫度為94.5℃)

圖2 B設(shè)備廠上端星形架圓環(huán)(溫度高達(dá)149.1℃)

在跟蹤過程中，發(fā)現(xiàn)#6電抗器圓環(huán)出現(xiàn)了輕度銹蝕及脫落現(xiàn)象。懷疑為長期發(fā)熱導(dǎo)致絕緣輕微損壞，如圖3所示。

圖3 銹蝕及脫落現(xiàn)象

在相同環(huán)境條件下，B設(shè)備廠圓環(huán)比A設(shè)備廠圓環(huán)高出35℃。查得耐熱溫升極限為115K，最高溫度不能超過155℃。而在環(huán)境溫度23℃，電流為額定電流時(shí)，#6星形架圓環(huán)溫度最高達(dá)149.1℃，已接近極限，對(duì)其安全穩(wěn)定運(yùn)行存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

3 發(fā)熱分析

星形架圓環(huán)部件垂直于線圈中心，當(dāng)電抗器運(yùn)行時(shí)，該部位磁力線最為密集，閉合的圓環(huán)部件處在變化磁場(chǎng)中，形成渦流使其發(fā)熱。

星形架圓環(huán)采用金屬鋁，鋁電阻率ρ=2.83×10-8Ω/m，圓環(huán)取垂直面積約為0.075m2，長度以中間直徑計(jì)算l=0.38m。此時(shí)可算得圓環(huán)發(fā)熱功率為：

P=E2/R=E2S/ρl

代入已知參數(shù)可計(jì)算功率約為420.7W。以上按均勻磁場(chǎng)計(jì)算，而理論上電抗器中心部位磁場(chǎng)最密集，因此，現(xiàn)實(shí)中功率應(yīng)比計(jì)算結(jié)果高。圓環(huán)裸露在線圈外面，雖然通風(fēng)散熱條件良好，但上端加裝防雨蓋，通風(fēng)條件變差，熱量難以散去，造成上端圓環(huán)溫度接近極限。

查實(shí)GB/T1094.6-2011《電力變壓器 第6部分：電抗器》，溫升限值參考GB1094.11-2007，具體說明為“鐵心、金屬構(gòu)件及其鄰近處材料的溫度，不應(yīng)對(duì)變壓器任何部分造成損害”；而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DL 462-92《高壓并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器訂貨技術(shù)條件》第2.2.7條對(duì)溫升的規(guī)定，具體說明為“對(duì)于鐵芯、金屬部件和與其相鄰的材料的溫升限值，應(yīng)取在任何情況下，不會(huì)出現(xiàn)使它們受到損害的溫度”。

鑒于以上分析，本站已做好詳細(xì)運(yùn)維計(jì)劃，重點(diǎn)跟蹤發(fā)熱趨勢(shì)。目前，已聯(lián)系廠家到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)維護(hù)。

4 建議與對(duì)策

通過以上對(duì)星形架圓環(huán)發(fā)熱分析，電抗器局部發(fā)熱現(xiàn)象不容忽視，現(xiàn)從生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)、施工方面及日常維護(hù)提出幾點(diǎn)改進(jìn)措施和對(duì)策。

(1)廠家在滿足力學(xué)方面應(yīng)改進(jìn)星形架圓環(huán)結(jié)構(gòu)，并提高制造工藝，減少表面積，使通過的磁通量盡可能小。

(2)在施工過程中，應(yīng)滿足規(guī)范要求并按圖紙安裝，廠家現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)、監(jiān)護(hù)，避免由于安裝工藝問題導(dǎo)致電抗器運(yùn)行時(shí)局部發(fā)熱。

(3)制定詳細(xì)運(yùn)維計(jì)劃，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行電抗器的巡視，特別是紅外測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)雜音或局部溫升異常，應(yīng)該密切跟蹤記錄，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)上報(bào)相關(guān)部門。

(4)定期對(duì)電抗器進(jìn)行全方位檢查，包括檢修試驗(yàn)，查看是否存在絕緣開裂、受潮、放電痕跡、線圈變形等現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

筆者通過對(duì)本站干式電抗器星形架圓環(huán)輕度銹蝕、脫落及發(fā)熱現(xiàn)象展開分析，提出幾點(diǎn)措施和對(duì)策。500kV變電站無小事！希望運(yùn)維人員在日常維護(hù)上能夠重視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，密切跟蹤，防范于未然，盡可能避免電抗器故障的發(fā)生，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 國家電網(wǎng)公司.10 kV-66 kV干式并聯(lián)電抗器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB/T1094.6-2011《電力變壓器 第6部分：電抗器》[S].

[3] DL 462-92《高壓并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器訂貨技術(shù)條件》[S].

[4] 趙海翔.干式空心電抗器磁場(chǎng)對(duì)空間閉合環(huán)路影響的研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，25(2)：23.

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