串聯(lián)電抗器(電容電抗器)常見(jiàn)故障分析

    本文將著重?cái)⑹龈墒借F心串聯(lián)電抗器(電容電抗器)產(chǎn)品的應(yīng)用，介紹串聯(lián)電抗器(電容電抗器)在運(yùn)行中常出現(xiàn)的幾點(diǎn)問(wèn)題，其中包括串聯(lián)電抗器(電容電抗器)引線接頭燒毀、有分接電抗器燒毀分析、電抗器選擇不當(dāng)而燒毀、繞組匝間短路而燒毀、電抗器溫升設(shè)計(jì)不合理而損壞、電抗器噪聲過(guò)大而影響運(yùn)行和電抗器絕緣距離小而擊穿等問(wèn)題。
    串聯(lián)電抗器(電容電抗器)一般串聯(lián)在高壓電力電容器或電容器組回路中，其主要作用是抑制高次諧波，減少網(wǎng)絡(luò)電壓波形的畸變，限制電容器在分相切投時(shí)的涌流。串聯(lián)電抗器(電容電抗器)在運(yùn)行中常出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方法如下。
    一、串聯(lián)電抗器(電容電抗器)引線接頭燒毀。
    在電網(wǎng)中運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)串聯(lián)電抗器(電容電抗器)引線接頭燒毀的現(xiàn)象。即外絕緣、各相出線端子與引出銅排連接處灼傷明顯，某相負(fù)荷側(cè)引線端子燒熔脫落。電容器完好無(wú)損，對(duì)電抗器進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常。經(jīng)分析認(rèn)為繞組與引線連接不良，在運(yùn)行中，由于振動(dòng)產(chǎn)生繞組與引線連接松動(dòng)，接觸電阻偏大，電容器組合電抗器投入運(yùn)行后端子連接處異常發(fā)熱，導(dǎo)致接觸電阻進(jìn)一步變大，惡性循環(huán)后連接處溫度急劇上升，高溫致使端子燒損并拉弧引起相間短路。應(yīng)在設(shè)計(jì)電抗器中要考慮避免繞組與引線連接處因接松動(dòng)引線燒毀現(xiàn)象。如在設(shè)計(jì)時(shí)使用螺栓連接，要考慮防止螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生虛接，或用銅排與銅排連接。
    二、有分接電抗器燒毀分析。
    有分接電抗器是指在繞組上抽出一個(gè)或兩個(gè)分接頭，使電抗器可以當(dāng)成兩臺(tái)或三臺(tái)不同容量的電抗器使用。電抗器在運(yùn)行中，由于安裝時(shí)把電抗器引線接頭接錯(cuò)，使電容器檔位與電抗器上的檔位不匹配，電抗器不能有效地濾掉高次諧波，起不到電抗器應(yīng)有的作用，并使電抗器在分接段線匝電密升高數(shù)倍，溫升達(dá)到幾百K，鐵心磁密飽和，從而使電抗器繞組燒毀。在使用說(shuō)明書(shū)和外形圖中應(yīng)注明安裝方法�，F(xiàn)場(chǎng)安裝人員一定要細(xì)心，避免安裝錯(cuò)誤和松動(dòng)現(xiàn)象。
    三、電抗器選擇不當(dāng)而燒毀。
    并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器(電容電抗器)主要是為了降低電力電容器組在投切過(guò)程中的涌流倍數(shù)和抑制電網(wǎng)的高次諧波。如果電抗器參數(shù)選擇不當(dāng)，將使諧波放大，電抗器上的電流和電壓增大，使銅導(dǎo)線過(guò)熱，繞組上的絕緣層老化擊穿，出現(xiàn)短路而燒毀。為了使電抗器在電網(wǎng)內(nèi)充分發(fā)揮效益，要求用戶首先做到較準(zhǔn)確地選擇電抗器的百分值。選擇原則應(yīng)該是使所在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)占比例最高的諧波分量的相應(yīng)總電抗值接近于零，也就是應(yīng)該使該次諧波分量的感抗和容抗接近相等，則要滿足關(guān)系式xL＞xc/n2：如系統(tǒng)中以5次諧波為主，則xL＞xc/52＝0.04xc；如系統(tǒng)中以3次諧波為主，則xL＞xc/32＝0.11xc。在實(shí)際應(yīng)用中如主要為5次及以上的諧波，常選用電抗值為（5%～6%）xc 的串聯(lián)電抗器(電容電抗器)；而如主要為了限制3 次及以上諧波，常選用電抗值為（12%～13%）xc 的串聯(lián)電抗器(電容電抗器)。需注意是xc和xL不能恰好相等，以防產(chǎn)生電磁諧振，導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)電壓。一般來(lái)說(shuō)，選擇電抗器的感抗較容抗稍大即可。這樣既避開(kāi)了諧振點(diǎn)，又抑制了諧波。因此，這就要求用戶對(duì)所在網(wǎng)絡(luò)含有的高次諧波分量的類型和數(shù)量有一個(gè)較詳細(xì)的了解。需經(jīng)過(guò)測(cè)試，獲得有關(guān)諧波分量的參數(shù)。
    四、繞組匝間短路而燒毀。
    在電抗器生產(chǎn)過(guò)程中，由于銅導(dǎo)線絕緣介質(zhì)破損或繞組纏繞過(guò)程中使銅導(dǎo)線絕緣介質(zhì)破損，再經(jīng)過(guò)在電路中長(zhǎng)期運(yùn)行，使局部絕緣介質(zhì)嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致局部匝間短路，形成大電流，繞組局部過(guò)熱而燒毀。因此，無(wú)論在銅導(dǎo)線外觀檢查上，還是在繞組纏繞上，都要對(duì)銅導(dǎo)線仔細(xì)檢查和纏繞，防止導(dǎo)線絕緣層破壞，出現(xiàn)匝間短路而燒毀。
    五、電抗器溫升設(shè)計(jì)不合理而損壞。
    電抗器在溫升設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下幾方面因素：①繞組和鐵心平均溫升要符合標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)值小于90 K。②要考慮繞組和鐵心最熱點(diǎn)溫升，熱點(diǎn)溫升與絕緣材料的關(guān)系。③要考慮漏磁對(duì)電抗器的影響和整體結(jié)構(gòu)對(duì)溫升的影響。
    六、電抗器噪聲過(guò)大而影響運(yùn)行。
    電器設(shè)備的噪聲是不容忽視的技術(shù)指標(biāo)，鐵心串聯(lián)電抗器(電容電抗器)也不例外。中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL462－ 1992 對(duì)噪聲有明確的規(guī)定，如表1 所示。

    噪聲指標(biāo)的高低標(biāo)志著制造廠的設(shè)計(jì)能力和工藝水平。鐵心串聯(lián)電抗器(電容電抗器)噪聲的主要噪聲源是鐵心，即硅鋼片的磁滯伸縮受其材質(zhì)及緊固鐵心應(yīng)力的影響，鐵心中的磁通與流過(guò)繞組的電流之間是非線性關(guān)系，這種非線性感抗是由鐵磁材料的性質(zhì)形成的，而不是由熱效應(yīng)形成的。產(chǎn)品設(shè)計(jì)選擇的磁通密度越高，噪聲必然也就越大，高次諧波分量也就越多。對(duì)于帶有氣隙的鐵心串聯(lián)電抗器(電容電抗器)，每柱有若干個(gè)鐵心餅，噪聲指標(biāo)就更顯得重要了，所以有必要降低噪聲，方法如下。
    1、硅鋼片的材質(zhì)是影響噪聲的重要因素。可以從降低磁密來(lái)降低噪聲，但要注意不要降低磁密太多，否則大大增加制造成本。一般磁密控制在0.8～1.2 T。還可以使用磁質(zhì)伸縮小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片，降低產(chǎn)品的噪聲。
    2、改進(jìn)鐵心的加工工藝及鐵心組裝工藝來(lái)降低產(chǎn)品的噪聲。要求在鐵心加工時(shí)硅鋼片要平整，減少硅鋼片邊緣毛刺。在鐵心組裝時(shí)，沖片之間要壓緊和把沖片用粘接膠或環(huán)氧膠黏結(jié)在一起，可降低噪聲。
    3、增加繞組的散熱風(fēng)道，即增大散熱面積，從而取消電抗器的冷卻裝置，也就消除了冷卻裝置帶來(lái)的噪聲。
    4、認(rèn)真選取電抗器的電抗率和電抗值，也可降低電抗器運(yùn)行中的噪聲。當(dāng)電抗器的電抗值選擇不當(dāng)，使部分高次諧波不能濾掉，鐵心中主磁通發(fā)生畸變，電抗器噪聲增大。所以要準(zhǔn)確選取電抗器的電抗值，在生產(chǎn)中使電抗器的電抗值偏差在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)�？傊�，如果噪聲過(guò)大，會(huì)使緊固件斷裂，鐵心多點(diǎn)接地而溫升過(guò)高，電抗器引線松動(dòng)而燒毀等等不良后果。
    七、電抗器絕緣距離小而擊穿。
    電抗器在設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮繞組、進(jìn)出引線等帶電體與鐵心、夾件等接地端和進(jìn)出線端子間的安全距離。在中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL462－1992 對(duì)帶電部分與地的電氣距離有明確的規(guī)定如表2所示。

    在設(shè)計(jì)中如果絕緣距離達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，電抗器在運(yùn)行中就可能會(huì)出現(xiàn)帶電體之間和帶電體與地之間出現(xiàn)放電現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間放電電抗器絕緣層就會(huì)被破壞，致使電抗器燒毀。
    經(jīng)過(guò)對(duì)串聯(lián)電抗器(電容電抗器)在電網(wǎng)中運(yùn)行常見(jiàn)故障闡述，可以引起大家在生產(chǎn)和運(yùn)行電抗器中質(zhì)量的重視。在生產(chǎn)電抗器時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)和工藝保證產(chǎn)品質(zhì)量；在電抗器安裝和運(yùn)行中要按照安裝運(yùn)行操作規(guī)程執(zhí)行，避免運(yùn)行不當(dāng)而損壞電抗器。