從電抗器作用分析因容量不匹配對電抗器的影響

      摘要：通過現(xiàn)場的實(shí)例分析，由于電容器與電抗器容量的不匹配，造成了電抗器的燒毀，對此進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

　　關(guān)鍵詞：電抗器，電容器，電抗器作用，容量匹配，匝間絕緣
　　
      1、事故情況
　　2011年7月底某寧夏某合金企業(yè)110kV變電站低壓10kV 側(cè)無功補(bǔ)償7200 kvar電容器組所用串聯(lián)電抗器B相線圈燒毀，配套的電抗器型號為CKGKL—144/10—12。經(jīng)現(xiàn)場檢查分析后主要是用戶不遵守補(bǔ)償原則隨意改動容量所致。
　　
      經(jīng)查記錄，2011年7月用戶因用電設(shè)備的容量擴(kuò)大，導(dǎo)致功率因數(shù)由0.92在負(fù)荷大時變?yōu)?.83，經(jīng)計算，要達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求不致罰款并投資最小，用戶將3600 kvar擴(kuò)裝為7200 kvar，經(jīng)試投運(yùn)行功率因數(shù)符合了要求達(dá)到了0.98。7月26日9點(diǎn)正式投運(yùn)，12時30分發(fā)現(xiàn)電抗器B相起火，拉閘停運(yùn)分析問題。
　　
      本臺燒壞的串聯(lián)電抗器總?cè)萘繛?32kvar（三相），接在電源側(cè)，電抗器位于電容器組的前側(cè)，經(jīng)現(xiàn)場查看，并聯(lián)電容器的容量為7200kvar，系統(tǒng)主要消除3次為主的諧波。
　　
      2、串聯(lián)電抗器容量的選擇原則
　　串聯(lián)電抗器與并聯(lián)電容器組相串聯(lián)，主要作用是為了限制合閘涌流和抑制系統(tǒng)中的諧波。
　　
      電抗器的電抗率為電抗器的額定電抗與之并聯(lián)的電容器組額定容抗的百分比值，即電抗器容量與電容器組容量的百分比值（K=XL/XC）。其選擇的原則是使系統(tǒng)中占比例最高的諧波分量的總電抗值接近于零，即使占比例最高的諧波分量的感抗接近于容量。但為避免電磁諧振導(dǎo)致產(chǎn)生過電壓及容性阻抗高次諧波放大現(xiàn)象，電抗率就滿足下式：
　　K=XL/XC K>1/n2
　　式中 XL：電抗器的額定感抗，
　　XC：電容器的額定容抗，
　　n： 占比例最高的諧波次數(shù)
　　圖示為電抗器損壞照片
　　例如：當(dāng)n=3時，k>0.11；當(dāng)n=5時，k>0.04。如為了限制3次以上的諧波，電抗率一般選取12%，13%；如為了限制5次以上的諧波，電抗率一般選取4.5%，5%，6%。
　　
      3、原因分析
　　3.1電容器、電抗器的容量確定
　　當(dāng)并聯(lián)電容器的容量為7200kvar，而系統(tǒng)中主要為3次諧波，如選用12%的電抗器，與電容器匹配的電抗器容量應(yīng)為 7200 kvar *12%=864 kvar（三相）。而現(xiàn)場的電抗器容量為432 kvar ，小于與電容器匹配的電抗器容量864 kvar。
　　
      3.2實(shí)際流經(jīng)電容器組的額定電流
　　IE=UE/（ XC —XL）
　　式中 UE：10kV系統(tǒng)的額定相電壓，
　　按10.5kV計算
　　XL：電抗器的感抗， 總?cè)萘繛?32kvar電抗器的額定感抗為4.8Ω
　　XC ：并聯(lián)電容器的容抗，7200kvar電容器的額定容抗為20Ω。
　　經(jīng)計算IE=399A。
　　
      3.3電抗器繞組的平均溫升TM
　　TM=TM0（N2）0.8式中 TM0：電抗器的設(shè)計溫升N：實(shí)際流經(jīng)電容器系統(tǒng)的電流與電抗器額定電流的比值。
　　
      按DL462—1992、JB5346—1998的標(biāo)準(zhǔn)，空芯電抗器B級絕緣的平均溫升為75K，CKGKL—144/10—12的額定電流為174A，繞組的設(shè)計平均溫升為70K，在與7200kvar電容器相串聯(lián)時，流經(jīng)電抗器的額定電流為399A，此時N等于2.3，此時的繞組平均溫升會大幅度增加。此時繞組的平均為316K.
　　
      3.4分析
　　由于電抗器的繞組溫升達(dá)到了316K，現(xiàn)場環(huán)境溫度為35℃，此時繞組的平均溫升約281K，繞組上部溫度會更高，按照電力部DL 462—1992和機(jī)械部JB5346—1998中的標(biāo)準(zhǔn)，B級絕緣等級的溫升只有75K， 此時的溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于B級電抗器所能承受的能力。匝間絕緣損壞后就會引起電抗器燒毀。
　　
      在如此高的溫度下繞組絕緣逐漸損壞，導(dǎo)致匝間耐受電壓降低，在匝間形成短路，短路導(dǎo)致溫度進(jìn)一步升高引起繞組絕緣燃燒。
　　
      4、結(jié)束語
　　此次事故是由于電容器組和串聯(lián)電抗器的容量不匹配才造成了電抗器的損壞。再者由于電抗器的電抗占到整個系統(tǒng)的百分之幾，不能超過系統(tǒng)的整定能力，因此電抗器出現(xiàn)事故后整個系統(tǒng)還繼續(xù)運(yùn)行，所以在日常的檢修過程中應(yīng)不斷加強(qiáng)。