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摘要：以DT500kV变电站35kV干式空心并联电抗器烧损故障为例，通过对其解体检查，从设计施工、制作工艺等方面深入分析了故障原因，并提出了相应的改进建议，对干式空心并联电抗器的设计、施工和运维管理有一定的参考作用。
关键词：空心电抗器；调匝环；匝间短路
一、引言
近年来，有大量的空心并联电抗器和电容器组被安装到500kV及以上电压等级变电站内变压器的低压测，用以调节系统电压。干式空心并联电抗器因成本低廉、安装简单及运行维护量少等优点被广泛使用，但其在运行中也出现过不少问题，如绕组绝缘击穿导致匝间短路，引起保护跳闸甚至电抗器本体烧毁。本文以DT500kV变电站35kV干式空心并联电抗器烧损故障为例，详细分析了其烧损原因和处理方法，并针对原因提出改进建议。
二、事件经过
2015年3月22日，DT500kV变电站运维人员在例行巡视中发现35kV#3电抗器B相上方防雨罩内侧有烧黑迹象，下方有燃烧残留物，怀疑是电抗器本体固件烧毁，遂向省调申请将其退出，并上报Ⅱ类缺陷。查历史缺陷显示，该电抗器在上个月曾被发现运行时有异常声响，但在检查中未发现外观有异常，且内部无放电声。
三、缺陷排查及原因分析
在运行人员将故障电抗器转检修后，检修人员开展缺陷勘查，发现电抗器调匝环（电抗器星形架上部的小线圈，主要起调节线圈电流平衡的作用）8个焊接点处有7处存在不同程度的烧灼现象（含一处烧断），另外还有一处非焊接点也发生烧灼。
从烧毁的现象来看，故障起点应该是在非焊接点处，电抗器调匝环首先在此处因绝缘损坏而发生匝间短路，使其匝间绕组电流增大而造成局部过热，通过热传递使其相邻焊接点处温度升高，导致焊接点处绝缘性能大大降低。在匝间短路电流较长时间地作用下，焊接点处导线发生烧损甚至熔化。
图1电抗器上端损坏情况
图2断股处烧焦情况
引起短路点匝间短路的主要原因有：
3.1结构导致电气参数均衡性差
该型号电抗器从心到外共有12个包封，每个包封由内侧绝缘包封、外侧绝缘包封及中间铝线（多层）组成。表1是电抗器每一个包封内的股线参数，不同包封中导线的线径、长度及根数等都存在差异，致使调整各支路电气参数的均衡变得相当困难。此外，由于设计和制造工艺上的问题，也会造成各包封电流密度不一致，导致运行中部分包封温度高，损伤匝间绝缘，造成短路。
3.2结构设计不合理
由于调匝环处于电抗器的上端，在电抗器运行时，电抗器所产生的热量都朝调匝环处扩散、传递，致使其长期运行在较高温度，绝缘易老化；同时，因调匝环为电抗器进线的前几匝，在电抗器投切过程中，易受到操作过电压的冲击，造成绝缘水平降低。
3.3外力破坏
1）调匝环在运输过程中容易受到外力的损伤；
2）处于电抗器上端的调匝环，在安装调匝环或电抗器防雨罩的过程中，因施工不当，遭受人员踩踏或外力撞击，产生不易察觉的轻微损伤，甚至出现毛刺，导致在加压过程中，在不均匀电场的作用下，造成绝缘击穿，形成匝间短路现象。
3故障处理
针对上述故障，检修人员对#3电抗器B相调匝环开展更换，其处理方法如下：
3.1电抗器外观及本体检查
检查电抗器各包封气道无异物堵塞，本体包封、导线抽头根部无断线等。
3.2原调匝环拆除
拆除原调匝环，打磨处理铝排及调匝环孔槽的烧损炭黑并清理干净，这里需注意在操作过程中应防止铁屑、杂物等掉入电抗器包封气道。
3.3重新制作调匝环
3.3.1准备工作：
在调匝环与铝排接触处增加保护套，避免调匝环与铝排直接接触，以增强绝缘；随后，将聚酯盘圆放置在调匝环槽中，并对其首尾端部用中空的环氧管对接成一圆环骨架，以起到固定调匝环作用。
3.3.2调匝环导线敷设：
按照产品出厂时的调匝记录，重新在调匝环槽中敷设导线，制作新的调匝环。
3.3.3绝缘测试：
对调匝环内部导线间开展绝缘测试，确保调匝环匝间绝缘良好。
3.3.4调匝环塑形：
敷设完调匝环导线后，需在导线外表面交替涂刷绝缘塑形胶（环氧树脂与固化剂按4:1调配）与缠绕纤维带（4层胶搭配3层纤维带）。
3.3.5调匝环引出线处理：
剥除调匝环引出线外表面的绝缘层，并调整引出线长度，采用氩弧焊的方式，将调匝环引出线按照产品出厂时的接线方式一一与铝排或包封引出线焊接起来。3.4调匝环表面处理
对调匝环表面及焊接点处进行喷漆和喷涂RTV胶维护，确保雨水或潮气不能进入调匝环内，以提高其绝缘性能。
四、改进建议
4.1招标采购阶段
为提高经济效益，过分追求较大的导线电流密度是导致热点温升过大，继而引发电抗器故障的根本原因。因此，在招标采购阶段时，就应该明确要求电抗器的运行电压有适当裕度，对厂家提出降低电流密度，提高绝缘耐热等级等要求。
4.2施工阶段
在安装电抗器或对其进行检修时，应注意避免踩踏、撞击等外力作用于调匝环，而造成不易察觉的轻微损伤。
4.3运行维护方面
1）加强电抗器日常巡视维护工作，如定期检查电抗器外绝缘涂层RTV胶有无龟裂、脱落、起泡现象，绝缘漆有无风化或露出环氧树脂本色、通风通道是否有堵塞等；2）在电抗器投运后密切监视系统电压，确保不超过设备允许的最高运行电压；3）定期对电抗器进行红外测温，发现异常时及时通知检修人员处理；4）对电抗器开展外绝缘喷涂RTV胶，以提高设备层间和匝间的绝缘水平。
五、结论
通过对DT500kV变电站35kV干式空心并联电抗器故障的深入分析，找到干式空心并联电抗器在设计施工、制造工艺等方面存在的问题，进而提出相应的改进建议，以期提高电抗器的安全性能。
参考文献
[1]邰彬.35kV并联电抗器故障分析[J].广东电力，2011，24（2）：97-99.
[2]苗俊杰.姜庆礼.500kV变电站35kV干式电抗器故障分析[J].电力电容器与无功补偿，2012，33（2）：65-69.
林宇洲（1989.7-），男，福建莆田人，华中科技大学工学硕士，单位：国网福建省电力有限公司检修分公司，工作岗位：变电运行值班员