一起35kV油浸式铁芯并联电抗器铁芯多点接地故障诊断与应对方法研究

摘 要：油浸式铁芯电抗器广泛应用于电网的远距离输配电项目、各种发电厂和大型工矿企业的供配电系统、各类矿产开采及使用高压电机的场合、谐波状况复杂的电力系统、电压波形和电网功率因数较低的系统。通过本文分析，电抗器的故障原因与大部分其他变电站设备的故障原因基本一致。通过加强变电站的运行管理和检修管理，可以有效减少电抗器的故障率，有效降低电抗器故障引起的事故隐患。

关键词：油浸式铁芯并联电抗器；多点接地；故障诊断；方法

中图分类号：TM62 文献标识码：A

油浸式铁芯电抗器（以下简称“电抗器”）正常运行时，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，绕组与铁芯之间、铁芯与外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使得铁芯对地产生悬浮电位，铁芯和各金属部件之间或对接地体产生电位差，当两点之间的电位差达到足以击穿其间绝缘时，便形成断续的火花放电，这种放电将使电抗器的绝缘油分解，并损坏固体绝缘。本文从个案分析入手，对油浸式铁芯并联电抗器的铁芯多点接地故障进行系统分析。

1.工程实例

2017年1月某日某市郊35kV变电站，3#35kV断路器线路电抗器出现了过热报警，检修人员对其转备用隔离后进行了检查，发现了3个疑点。

（1）当时环境温度10℃，在运6台电抗器，其中5台温度最低16℃，最高27℃，1台电抗器温度却达到了65℃，运行状态较为异常。

（2）变电站给电抗器的例行检修为20天一次，更换绝缘油每两次检修更换一次。根据检修日志，该电抗器的绝缘油更换仅7天，但其油内的黑色粉状及细小条状杂质很多，绝缘油本身呈现出黄褐色，达到了应该更换的标准，这是不正常的现象。

（3）变电站35kV母线电压和电流波形畸变较为严重，切除故障电抗器所在的3#电源后，波形正常了。

鉴于以上3个疑点，可证明3#电源线路电抗器存在故障，而电抗器发热和绝缘油污染的异常状态是造成3#电源线路故障的主要原因。

2.变电站工作人员做了如下处理

（1）确认系统负载是否允许切断3#电源。在系统负载允许的情况下，切断3#电源；

（2）隔离3#主断路器；

（3）合上3#断路器接地刀闸；

（4）检查3#电源副断路器状态，确保其完好的情况下，使用3#电源副断路器送电，恢复3#电源供电；

（5）隔离3#主断路器线路内的疑似故障电抗器；

（6）解除3#主断路器内备用电抗器隔离；

（7）测试3#主断路器状态完好，转入冷备用。

注：为了强调对电抗器的处理流程，第1条和第4条没有完整写出，变电站工作人员应该严格按照刀闸操作流程进行操作。

3.对电抗器的检验方法

（1）通过兆欧表检测法判断电抗器有无击穿

铁芯多点接地的电抗器，因为线圈与铁芯之间、铁芯与外壳之间反复电弧放电，其绕组绝缘必定有击穿的迹象，应该采用兆欧表检测法对其进行检测。

（2）在绝缘油环境中使用兆欧表对电抗器进行检验

恢复电抗器的绝缘油环境，兆欧表的一极连接在电抗器的一个接线端子上、一极连接在电抗器外壳上进行第一次检测，如果发现电阻下降，就可以断定电抗器存在接地现象。

（3）通过耐压试验对电抗器进行检验

同样是在绝缘油环境良好的前提下，使用耐压实验仪对电抗器电极到外壳的绝缘耐压试验进行测试，同时对其三相接线端子之间的耐压实验进行测试，如果试验通过，则认为其没有出现接地，如果试验不通过，则认为其出现接地现象。

（4）停运前对运行中的电抗器利用气相色谱分析法。气相色谱分析是发现电抗器铁芯接地最有效的方法。若气体中的甲烷及烯烃组织成分增加很快，而一氧化碳和二氧化碳与以往相比变化甚少或正常时，则表明有过热和裸金属放电现象。

4.安全要素分析

4.1 状态检查期间的安全要素

状态监测阶段的主要风险有两点：

（1）带电监测阶段的触电风险。

（2）监测阶段可能发生的电弧击穿设备风险。

电抗器在生产期间已经考虑到了带电温度监测的路径和方式，其中埋入了温度感应芯片，而且支持用户使用红外温度测试仪对其进行测试。在对绝缘油的纯度测试中，应用手拔出绝缘油测试尺，测试其绝缘油的纯度，拔出测试尺时，应该严格按照带电操作规程进行操作。变电站工作人员应严格遵守带电操作的安全员制度，确保操作单的复诵制度。

4.2 抗器拆除期间的安全要素

电抗器拆除期间的安全风险主要有两点：

（1）停电失误造成的触点风险。

（2）电抗器拆除过程对断路器带来的安全隐患。

部分变电站的工作人员在进行电抗器维护时，经常出现一些违章的跳步操作现象，甚至部分变电站对电抗器的拆除和维护作业没有专门的操作单。电抗器拆除期间，同样要严格按照操作单进行操作，确保安全员制度和操作单复诵制度。因为电抗器拆除需要经历两次倒闸，其安全管理压力较大。电抗器拆除后，应该立即使用备用电抗器恢复故障断路器的状态，使其转入冷备用状态，而不是保持其检修状态。

4.3 电抗器测试阶段的安全要素

电抗器测试期间的风险主要是耐压测试期间的安全风险。

电抗器测试阶段，在肉眼观察测试和兆欧表测试阶段并没有太大的风险，其主要风险在耐压测试阶段。耐压测试的流程应该被严格控制。

5.电抗器多点接地故障的防范方法研究

电抗器多点接地故障有4个主要原因，根据这4个主要原因，可以制定有效的电抗器多点接地防范方法：

（1）防止浪涌

浪涌是引起电抗器内部击穿的最主要途径。浪涌的原因可能是雷击，突发性的大功率抗性增压及其他干扰，但一般的变电站在进线处都规划的浪涌抑制器和防雷接地保护器，确保这些设备的完好可以有效防止浪涌对电抗器的影响。

（2）防止过载

系统过载可以导致电抗器升温，甚至造成绝缘油局部汽化降低绝缘油性能。与浪涌故障一样，过载故障也可能造成其他的设备出现击穿或者疲劳等故障。过载故障给电抗器带来的最大问题是设备的物理疲劳。系统长期运行在超负荷工作的状态下，其内部的微小电弧会损坏绝缘纸及绝缘涂层，给系统后来的多点接地击穿带来隐患。

（3）防止物理损伤

绝缘油发生浑浊后，其绝缘性能下降，系统内的微电弧增加，导致系统的绝缘系统受到更大的程度的破坏。同时，外界的高温，雨水混入绝缘油造成的绝缘油乳化等也可能造成系统的损伤。这些影响同样可能影响变电站内的其他设备。所以，减少物理损伤，加强恶劣天候下和高负荷状态下的电抗器和全系统状态检修，是有效防范电抗器故障的因素。

（4）加强状态检修

状态检修是智能电网要求下的变电站检修任务。通过对电力运行大数据进行系统的科学的挖掘，可以及时发现变电站的潜在故障。与前3条一样，加强变电站检修可以有效防范包含电抗器在内的所有可能故障。

结语

电抗器是变电站中常用的设备，也是含本文研究 35kV变电站在内的各个级别变电站的常用设备。通过本文分析，油浸式铁芯并联电抗器的故障原因与大部分其他变电站设备的故障原因基本一致。通过加强变电站的运行管理和检修管理，可以有效减少电抗器的故障率，有效降低电抗器故障引起的事故隐患。在电抗器出现多点接地故障后，应该严格按照操作单进行处理，一方面防止事故的扩大化，另一方面可以有效降低处理电抗器多点接地故障处理过程的风险。

⒖嘉南

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