一起35 kV電容器串聯(lián)電抗器著火原因分析及預(yù)防措施

劉玉海 苗長青 丁振華 張子豪

摘 要：針對一起500 kV變電站內(nèi)35 kV電容器串聯(lián)電抗器著火事故，分析了設(shè)備著火的原因，闡述了事故現(xiàn)場應(yīng)對方法，并提出了事故的糾正和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：電容器串聯(lián)電抗器;著火;開關(guān)跳閘

0 引言

在電力系統(tǒng)中，無功功率不足會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓和功率因數(shù)降低，使電力設(shè)備應(yīng)用效率降低，電能損耗增加，電能質(zhì)量下降，情況嚴重時會造成電壓崩潰、系統(tǒng)瓦解，進而引起大范圍停電，嚴重影響電網(wǎng)的安全運行和用戶的正常供電。為滿足電力輸送端和負荷端電壓平衡以及電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的需求，通常會在輸送端和負荷端裝設(shè)無功補償裝置。并聯(lián)電容器作為一種無源補償裝置，其結(jié)構(gòu)、工作原理簡單，可以產(chǎn)生無功功率，減小電壓損失，調(diào)節(jié)電壓使其保持在正常范圍內(nèi)。因此，并聯(lián)電容器的平穩(wěn)運行對于電力系統(tǒng)來說具有重要的作用。

1 事故概述

1.1? ? 設(shè)備基本情況

500 kV沂蒙變電站位于山東省臨沂市蘭山區(qū)北部，變電站內(nèi)著火的電容器串聯(lián)電抗器于2014年10月投入運行，設(shè)備型號為CKDCKL-35-2400/2880-12W，生產(chǎn)廠家為桂林電力電容器有限公司，其中電容器單元型號為BAM12/2-500-1W，干式空心串聯(lián)電抗器型號為CKDGKL-35-2400/2880-12W，串聯(lián)電抗器為前置，帶2.5 m高玻璃鋼支柱。電容器組開關(guān)型號為3AP1FG-72.5/4000-40，斷路器滅弧介質(zhì)為六氟化硫。

此次發(fā)生著火事故的電容器位于#2主變35 kV#2母線323間隔，現(xiàn)場一次接線圖如圖1所示。

1.2? ? 事故經(jīng)過及處理措施

2018年7月25日，天氣晴，07：45，自動電壓無功控制系統(tǒng)（AVC）投入35 kV#2B電容器組;08：05，#2B電容器組323開關(guān)跳閘，監(jiān)控后臺發(fā)出以下信號：“35 kV#2B電容器CSC221B323開關(guān)事故跳閘”“35 kV#2B電容器保護動作”“35 kV#2B電容器事故中”光字牌亮，運維人員對現(xiàn)場設(shè)備進行檢查，發(fā)現(xiàn)#2B電容器組B相串聯(lián)電抗器著火，立即向省調(diào)監(jiān)控值班員及生產(chǎn)指揮中心匯報，并組織滅火;08：06，運維人員聯(lián)系就近消防隊;08：25，#2B電容器組轉(zhuǎn)檢修;08：27，消防人員到站;08：40，明火被撲滅。

#2B電容器串聯(lián)電抗器著火前，#2主變負荷為211 MW;#2B電容器組電流為874.72 A，電壓為37.36 kV，均為正常數(shù)值。

2018年7月26日，廠家人員對故障情況進行勘察，此次燒毀的電抗器為B相，起火位置位于進線端左后側(cè)，第1、2包封之間，第1個包封基本燒毀，該相電抗器進線燒斷，出線處正下端有一塊黃色熔化物，此物體不是電抗器燃毀后該有的產(chǎn)物，懷疑是落在氣道內(nèi)的不明異物。B、C相底座絕緣子有閃絡(luò)擊穿痕跡，C相電抗器有短路電流通過的現(xiàn)象，產(chǎn)品包封引線大部分拉直。

2 事故原因分析

2.1? ? 一次設(shè)備檢查分析

試驗人員對#2B電容器串聯(lián)電抗器電阻及323開關(guān)特性進行了檢測，#2B電容器串聯(lián)電抗器試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)試驗規(guī)程規(guī)定：1 600 kVar以上電抗器各相繞組電阻相互間差別不應(yīng)大于三相平均值的2%。由表1可以看出，B相串聯(lián)電抗器直阻已不滿足上述要求，其他兩相試驗數(shù)據(jù)合格。

經(jīng)核查，所用材料檢驗記錄和試驗記錄都合格，說明產(chǎn)品制造滿足標準要求。串聯(lián)電抗器運行已近4年，說明設(shè)備出廠性能、質(zhì)量符合使用要求。檢查電容器組避雷器放電計數(shù)與上次檢查數(shù)據(jù)一致，無放電記錄，原因是避雷器裝在電抗器后側(cè)，存在出現(xiàn)操作過電壓損壞電抗器而避雷器不動作的可能性。

2.2? ? 二次設(shè)備檢查分析

檢查監(jiān)控后臺電容器近7個月的投運情況，共投運55次，無異常現(xiàn)象。檢查保護動作情況，在B相接線板燒斷下降的過程中，造成B、C相間短路故障，過流I段保護動作（定值為12.5 A，故障電流14.08 A），跳開323開關(guān)，保護動作正確。

電容器保護裝置配置有：相電流過流Ⅰ、Ⅱ段保護，零序過流Ⅰ、Ⅱ段保護，不平衡電流保護，低電壓保護，過電壓告警裝置。在串聯(lián)電抗器故障著火過程中，由于沒有故障電流，保護未動作。目前，電容器保護裝置中，沒有配置串聯(lián)電抗器故障著火的相關(guān)保護。

查詢監(jiān)控后臺得到電容器組運行數(shù)據(jù)，經(jīng)計算A相系統(tǒng)諧波含量比較大，推斷B相系統(tǒng)諧波含量也比較大（諧波電流過大，運行時產(chǎn)品損耗大幅增加，產(chǎn)品運行溫度提高，長久運行后會加速產(chǎn)品導(dǎo)線絕緣老化），但因B相沒有電流檢測設(shè)備，該相沒有電流記錄。

2.3? ? 事故原因確認

進一步對設(shè)備進行檢查分析，發(fā)現(xiàn)B相電抗器氣道內(nèi)存在不明異物，導(dǎo)致該氣道附近因散熱不好而局部溫度過高，長久使用后，使該片導(dǎo)線絕緣出現(xiàn)老化損壞。

根據(jù)已知情況的分析，判斷本次事故的原因是：B相系統(tǒng)內(nèi)諧波含量較大或氣道有異物，在電容器串聯(lián)電抗器投運（投運時產(chǎn)品兩端電壓很高，系統(tǒng)電壓全部作用在電抗器上）時因投運過電壓使該片某處導(dǎo)線絕緣被擊穿，使相連的兩匝導(dǎo)線連通，造成匝間短路，最終導(dǎo)致產(chǎn)品起火燒壞。

3 故障暴露出的問題及整改措施

3.1? ? 暴露出的問題

（1）電容器串聯(lián)電抗器著火后欠缺滅火手段，由于B相串抗著火點較高，現(xiàn)場運維人員用站內(nèi)滅火器無法達到頂部，無法及時滅火。受外圍線圈影響，日常巡視及紅外測溫?zé)o法發(fā)現(xiàn)缺陷，難以捕捉初期缺陷。

（2）對于匝間絕緣的缺陷缺少有效的檢測手段。電抗器線圈層間間隙較小，日常維護檢修中難以進行相關(guān)工作，需進一步探索開展層間檢修維護的方法及工器具。

3.2? ? 事故防范措施

（1）運行巡視時留意電抗器線包（含內(nèi)部線包）溫升發(fā)熱、氣道阻塞情況;留意電抗器線包外絕緣污穢及破壞情況;檢修時及時清掃污穢，補刷絕緣漆;注意觀察電容器組的避雷器動作記錄，并對比歷史記錄。

（2）設(shè)備停電檢修時，重點檢查電抗器最外層和最內(nèi)層包封表面及接線頭的情況;加強無功被償設(shè)備的紅外測溫工作，無功補償設(shè)備投切后，及時檢查相關(guān)設(shè)備潮流及系統(tǒng)電壓是否正常，與之連接的避雷器是否動作等;高溫、負荷較大時增加測溫次數(shù)，測試結(jié)果與歷史溫升、相間溫升比較，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4 結(jié)語

總之，隨著電容器投入運行年限的增長，運維管理單位應(yīng)加強設(shè)備巡視和紅外線測溫、跟蹤、分析，以便及時發(fā)現(xiàn)低抗設(shè)備接頭和本體發(fā)熱情況。一旦發(fā)現(xiàn)低抗著火，要沉著冷靜按照事故預(yù)案處理，盡量縮小事故范圍，及時消除事故，確保人身、電網(wǎng)和設(shè)備的安全。

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收稿日期：2020-01-08

作者簡介：劉玉海（1982—），男，山東臨沂人，電氣工程師，從事變電設(shè)備檢修工作。