一起35 kV干式空心电抗器故障分析

结合干式空心电抗器的绝缘材质、运行环境及运行方式的瞬变,对一起35 kV干式空心电抗器故障原因进行分析,发现导致故障发生的主要原因是电抗器的绝缘材质耐热等级低和电容器组的频繁投切导致绕组局部匝间绝缘击穿,造成电流急剧增大,大电流产生高温诱使绕组绝缘相对薄弱处发生匝间短路.并针对性提出故障防范措施,为电抗器的安全运行提供保障.     

干式空心电抗器的故障分析及运维措施

通过对500kV变电站发生的几起干式空心电抗器故障的分析,指出干式空心电抗器在运行中出现的线圈受潮、温度分布不均衡、局部放电过热、绝缘烧损等现象,会逐步演变成事故,甚至烧毁设备,其中线圈匝间绝缘击穿是造成干式空心电抗器故障的主要原因,同时指出了故障设备在设计、制造中存在的缺陷。提出了干式空心电抗器的日常检修、维护建议和措施。     

10kV干式空芯电抗器绕组烧毁原因分析及防范措施

对2台在运10kV干式空芯电抗器绕组烧毁故障进行详细诊断分析,判断出故障原因为匝间短路使干式空芯电抗器绕组的直流电阻异常,同时提出防范措施。     

干式空心电抗器局部放电检测探究与事故预防

干式空心电抗器是电力系统中重要的无功补偿设备。近几年,干式空心电抗器在运行中发生多起故障烧损事故。故障分析表明,干式空心电抗器故障多数源于绕组包封内部发生局部放电,随着局部放电的加剧,导致绕组匝间短路甚至贯穿式放电,最终将干式空心电抗器烧毁。提出了在运行中检测干式空心电抗器是否存在局部放电故障的基本思路,并提出通过喷涂PRTV等方法对放电表面进行绝缘修复,从而避免干式空心电抗器烧损事故发生的预防措施。     

文摘

干式空心电抗器是电力系统中重要的无功补偿设备。近几年,干式空心电抗器在运行中发生多起故障烧损事故。故障分析表明,干式空心电抗器故障多数源于绕组包封内部发生局部放电。随着局部放电的加剧,导致绕组匝间短路甚至贯穿式放电,最终将干式空心电抗器烧毁。提出了在运行中检测干式空心电抗器是否存在局部放电故障的基本思路。并提出通过喷涂PRTV等方法对放电表面进行绝缘修复,从而避免干式空心电抗器烧损事故发生的预防措施．     

热场仿真和高频脉冲震荡法分析电抗器事故

针对一起35kV干式电抗器单相接地故障,分别进行直流电阻预试、高频震荡脉冲匝间绝缘测试及返厂解剖,发现第5层包封区域存在严重匝间短路。电抗器匝间短路会导致导线熔断,使得常规预试项目存在局限性。对故障35kV干式电抗器进行COMSOL有限元热场仿真,电抗器的温度分布结果表明,电抗器在运行时的最热点位于第6层包封,温升约为73.8K,此外第5、7、14、15层包封的温升也明显高于其他包封,容易使绝缘劣化导致设备故障。通过对故障电抗器的试验进行分析及热场仿真,可以为设备的设计、制造及日常检修、维护提供参考依据。     

10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间绝缘试验方法分析及应用

针对10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障频发的问题,分析了直流电阻测量法、阻抗测量法和高频脉冲振荡电压检测法的原理.人工短路试验数据表明直流电阻测量法和阻抗测量法对一匝匝间短路等轻微的故障检测灵敏度不高.而高频脉冲振荡电压检测法的相关计算表明,匝间短路会引起线圈电阻值和电抗值发生较大变化.电抗器电压波形振荡频率增大,衰减速度加快,衰减周期减小.利用高频脉冲振荡法对空心电抗器的匝间绝缘进行试验,通过比较分析电压振荡波形,能有效检测匝间短路.最后通过大量的现场试验,成功发现了多起10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障,验证了高频脉冲振荡电压法检测干式空心电抗器匝间短路故障的有效性.     

干式空心电抗器匝间短路汇流母排电流变化规律的研究

干式空心电抗器故障发生最多而又难以检测的是匝间短路故障,除了单根导线绕组的匝间短路外,还有多根导线绕组相互间的匝间短路,而对于电抗器后者故障的研究与保护目前几乎处于空白。针对此问题,文中提出了汇流母排不平衡电流法测绕组间短路,建立了电抗器不同绕组间短路的短路模型,并对其进行了数值仿真,最后实验测量单相干式空心电抗器各汇流母排之间的不平衡电流,验证汇流母排不平衡电流法的可行性。实验发现:不同的导线绕组间发生匝间短路后,短路位置越靠近电抗器端部母排电流测量位置其不平衡电流越大;短路位置越靠近电抗器中部母排电流测量位置其不平衡电流越小;且单相干式空心电抗器发生短路时汇流母排不平衡电流值远远大于单相电抗器短路时总电流变化值。相比于目前依托于单相总电流变化引起的三相零序不平衡电流检测匝间短路故障灵敏度得到极大提高。     

特高压交流输电系统中110kV并联电抗器试验及匝间短路保护问题辨析

特高压交流输电系统中110kV干式空心并联电抗器在试验、工艺及匝间短路保护等相关方面存在诸多问题。通过与变压器等产品进行横向比较,指出存在的问题主要是由于干式空心并联电抗器特殊的产品结构所引起。为完善并规范干式空心并联电抗器试验项目,解决特高压交流输电系统中面临的实际问题,以电抗器产品技术协议和相关标准为主要依据,结合工厂惯例,借鉴已有研究结论,对存在的问题逐一进行辨析,指出:110kV干式并联电抗器例行试验体系缺乏完整性,建议在产品例行试验中增加并完善小电流分布测试方法及判据要求,规定导线允许电流密度作为绕组工艺分散性控制指标;雷电全波冲击试验作为例行试验代替绕组匝间耐压试验,采用3次负极性(不采用正极性)全波电压进行绕组内(匝)绝缘耐压试验考核,理论上可不要求进行截波冲击试验;绕组局部放电试验不适用,但应在现行工艺条件下(如不采用整体真空压力浸渍工艺),适当控制电抗器绕组表面爬电距离,按无局部放电进行外绝缘设计;借鉴发电机定子绕组匝间短路的横向差动电流保护原理可提高电抗器绕组匝间短路故障检测灵敏度。     

干式空心电抗器故障及运维策略分析

为分析500 k V变电站内干式空心电抗器频繁故障的原因,对干式空心电抗器的结构、特点进行了研究,在分析电网内发生的多起干式空心电抗器故障后发现,引起电抗器故障的最直接原因为匝间短路且故障多发生在干式电抗器投入运行1 h内,引起匝间短路的原因为维护不当、正常投切过程中产生的操作过电压、制造工艺不良、制造材料不良等,线圈匝间绝缘缺陷、包封表面缺陷、局部温升过高是容易导致干式空心电抗器发生故障的3个薄弱环节。根据这些故障特点,从严格执行反措、加强日常巡维等方面对干式空心电抗器的故障提出了有效的防护措施。     

500kV变电站35kV干式电抗器故障分析

介绍了一起500 kV变电站35 kV干式电抗器着火故障现象和设备损坏情况,通过对电抗器解体分析,结合保护动作信息和故障录波图等方面对电抗器故障的原因进行了认真分析,确定故障发生的原因是调匝环在设计(安装位置)、制造工艺以及材料的选用等方面存在问题。针对本次故障暴露出的问题,从电抗器调匝环的选用、安装位置、在线测温和短路保护技术研究等方面提出了事故防范措施,对干式电抗器的安全运行具有一定的参考价值。     

35 kV干式空芯并联电抗器匝间绝缘故障综合分析

深入开展35 kV干式空芯电抗器匝间绝缘击穿放电机理研究,对改进35 kV干式空芯电抗器制造工艺和提高35 kV干式空芯电抗器的可靠运行具有重要意义。为此,基于现场试验、ATP-EMTP及有限元仿真计算开展了35 kV干式空芯电抗器系统过电压、匝间电场分布以及匝间绝缘材料的空间电荷等研究。通过研究发现:安装有RC阻容吸收器的情况下,开断电抗器产生的过电压标幺值仅为2.0,但系统过电压的累积效应会造成绝缘材料性能下降。同时,存在于绝缘材料层间的间隙将导致电抗器匝间电场畸变度达到5.5倍,另外,热老化会引起绝缘材料空间电荷特性改变和工频击穿场强的下降。在上述3个方面影响下,35 kV干式空芯电抗器匝间绝缘容易发生击穿事故。     

基于行波反射的干式空心电抗器匝间短路故障诊断方法研究

匝间短路是干式空心电抗器的主要故障类型，目前缺乏有效的离线检测手段以在投运前及时发现潜在的故障。本文基于多导体传输线理论搭建干式空心电抗器绕组的分布参数模型，模拟脉冲信号注入后的折反射过程，研究匝间短路对绕组首、末端响应信号的影响规律。在此基础上提出以响应信号绝对值的积分值构建特征波形，并从中提取特征值对绕组的匝间绝缘状态进行诊断。结果表明：本文基于波过程及多导体传输线理论提出的4组特征值法试验结果与仿真计算结果一致，通过对不同结构电抗器模型进行仿真计算，发现不同结构电抗器发生匝间短路故障时的特征值变化趋势也一致，因此上述方法可应用于不同结构电抗器匝间短路故障的诊断。研究成果可为干式空心电抗器匝间短路故障严重程度和区域定位的诊断提供指导。     

湿热老化对电抗器匝间过电压耐受特性的影响

在干式空心电抗器的服役过程当中,水分有可能会大量地侵入包封并造成包封内绝缘的严重湿热老化而发生电抗器事故。但是目前对电抗器湿热老化并最终导致起火故障的详细过程和机理没有进行深入研究。由于湿热老化材料耐击穿性能下降,匝间绝缘在过电压的作用下有可能被击穿形成永久的匝间短路通路而发生故障,文中探讨这种短路故障发生的可能性,研究匝间过电压对匝间绝缘的影响。首先分析电抗器端口可能出现的最大过电压,然后利用链形回路计算电抗器在运行过程中可能遭受的最大匝间过电压,最后利用只包含两匝线圈的简易电抗器模型研究匝间过电压造成匝间绝缘故障的风险;结果表明：虽然电抗器在遭受过电压冲击时匝间绝缘有可能承受较大的过电压,但即使匝间绝缘已老化严重,过电压也不易将匝间绝缘击穿造成短路故障。     

探讨干式电抗器匝间短路故障与漏磁场的关系

干式电抗器经常发生事故,事故分析表明,所有烧毁的电抗器都发生过匝间短路故障,依据麦克斯韦方程可知,发生匝间短路故障的电抗器等效于一台干式空心自耦变压器,低压侧匝数很少,变比很大,短路环中电流密度远超过正常的设计值,短路环会严重过热而烧毁电抗器,引起火灾。为了及时发现干式电抗器的匝间短路故障,本文通过研究三相品字形布置的干式并联电抗器对称中心位置的不平衡磁通在电抗器发生匝间短路故障前后的变化分析该组电抗器的健康状态,并且通过模拟匝间短路试验的方法检验这一论证结果,说明品字形布置干式电抗器匝间短路故障与对称中心位置漏磁场变化量之间存在的关联关系。     

匝间短路故障下干式空心电抗器电动力仿真研究

干式空心电抗器运行过程中,由电动力引起的振动现象是其发生匝间短路故障的主要原因之一.为进一步研究电抗器匝间短路故障时电动力分布,利用有限元软件建立了5包封电抗器场-路耦合模型,对正常运行以及发生匝间短路故障的干式空心电抗器的磁场、电流以及电动力分布进行仿真研究.结果表明:正常运行的干式空心电抗器电动力呈现挤压电抗器的趋势;匝间短路发生时,短路匝内部会流过相位落后其余包封电流90°、幅值极大的短路电流;受短路电流及短路匝附近畸变磁场的影响,短路匝上电动力也会急剧增大,且相位也会发生变化.研究工作全面地揭示了电抗器匝间短路故障下工作状态,对电抗器设计和运维提供了理论参考.     

匝间短路故障下干式空心电抗器振动特性研究

干式空心电抗器运行时长期处于振动状态,其振动特性可以反映电抗器运行状态.匝间短路是导致干式空心电抗器损坏的主要故障,目前缺少有效的故障监测手段.为进一步研究电抗器匝间短路故障时振动特性变化,利用激光多普勒测振系统,结合仿真对正常运行及匝间短路故障下的干式空心电抗器振动分布进行研究.结果表明:正常运行的干式空心电抗器电动力呈现挤压电抗器的趋势,其包封端部振动速度大于包封中部;匝间短路发生时,受短路电流及短路匝附近畸变磁场的影响,短路匝上电动力也会急剧增大,导致短路匝附近的振动速度增加.研究工作全面地揭示了电抗器匝间短路故障下振动特性变化,对研究基于振动特性的电抗器状态监测方法提供了参考.     

500kV变电站35kV母线并联电抗器烧损原因分析及处理

介绍某500kV变电站35kV母线并联电抗器烧损现象,通过现场一、二次专业检查,判断电抗器运行过程中发生匝间短路,进而发展成电抗器部分元件烧损。结合干式空心电抗器匝间短路故障常见原因,分析整个事件发展过程,并提出预防此类事件的措施。     

基于电压、电流不平衡度差值的干式变压器匝间短路故障识别方法

干式变压器绕组发生轻微匝间短路时,相电压、相电流等电气量变化甚微,不能作为表征匝间短路故障的敏感特征量,导致相应保护措施缺失,运行过程中设备烧毁事故时有发生。通过建立干式变压器“场-路”耦合仿真模型,利用实际试验和工程计算获取的状态参数,验证模型的准确性。通过建立和分析其绕组匝间短路故障数学模型,提取相电压、相电流不平衡度标幺值的差值,作为判断匝间短路故障的特征量。通过仿真分析不同工况下其绕组发生匝间短路故障时不同电气量的变化情况,论证了所提新故障特征量不仅能提前感知绕组匝间短路故障,而且能够克服固有的三相不对称及不平衡运行带来的影响,有效性、灵敏性兼顾,为实时监测干式变压器绕组匝间绝缘状态提供一种新方法。     

66 kV相控电抗器烧毁故障分析

简述了干式空芯电抗器的结构原理和用途,以及干式空芯电抗器在运行中常见的几种故障。详细介绍了李石寨变电站66 kV SVC用相控干式空芯电抗器烧毁事故的经过,对干式空芯电抗器烧毁事故的原因进行了论证、分析,找到设计、制造过程中,由于线圈的绝缘存在质量问题,覆膜绝缘制造工艺存在先天缺陷,导致匝间短路,致使大面积烧毁。提出了为避免此类事故再次发生,应该加强出厂及交接感应耐压试验。