35kV干式电抗器异响故障分析与处理

山西省电力公司检修公司、山西省电力公司技能培训中心、华能左权煤电有限责任公司的研究人员张志东、刘建月、薛赵红，在2015年第6期《电气技术》杂志上撰文，分析了一起35kV干式电抗器异响故障的原因，提出了处理这类问题的有效手段。通过结合红外测温、噪声测试、电气试验等多种检测方法进行综合判断，可以尽快确定干式电抗器异响的故障类型，有利于检修人员尽早采取对应的措施，避免盲目检修。干式电抗器是变电站重要的补偿类设备。声音异响是干式电抗器的常见故障。异响可能有两种主要原因：一是在电动力的作用下，干抗本体螺栓松动，或者其中有异物振动，产生异响。二是因受潮或绝缘损伤导致内部匝间短路。在发生内部故障的同时，本体会伴随有迅速的温升现象，严重时甚至会烧毁[1]。本文通过分析一起35kV干式电抗器异响故障，提出处理这类问题的有效手段和综合检测方法。1 故障案例2013年10月16日，500kV 某变电站运行人员发现35kV 11号电抗器B相电抗器声音异常。现场勘查，设备外观完好，包封没有开裂。利用红外测温仪检测，运行时电抗器温度稳定在90℃左右。异响并非一投即有，而是投运一个月以来随着负荷的增加逐渐明显。声音频率比较稳定。2 故障初判根据设备运行情况（包封外观良好，近期内运行时温度正常，B相与A相、C相相比差异不大），及现场采集的声响片段（频率较低），初步判断组部件松动、部件间距不合适等引起振动的可能性大一些，并由此制定故障排查方案。为了查找故障原因，结合设备参数（如表1所示），现场需要进行全面检查和试验。如果停电时电气试验测试结果不符合试验规程，那么内部可能发生匝间短路。否则，很可能是组部件松动。现场设备停电检修需要提出申请，并最终按照公司下发《月度停电检修计划》执行。因此，故障排除方案要围绕停电检修计划制定，并结合现场实际。首先利用设备带电状态进行红外测温和噪声测试，然后停电后进行电气试验和检修清扫。最后送电后再次进行红外测温和噪声测试，验证检修方法是否有效，故障是否排除。表1 35kV 11号电抗器B相技术参数设备型号BKGKL-20000/35W额定电压(kV)35/√3额定电流(A)990额定频率(Hz)50绝缘介质干式绝缘耐热等级F额定容量(kvar)20000导磁结构空芯额定电抗率(%)6额定电抗(Ω)20.4总重(T)10.43额定电感(mH)653 故障排查3.1 红外测温11号电抗器停电前一天，在被试设备10m范围内测试本体及其引连线运行温度，如图1所示。测试结果通过纵比和横比表明，设备温度正常。图1 红外测温

3.2 噪声测试11号电抗器停电前一天，在被试设备2m范围内选取电抗器一周三个点，分别利用分贝仪进行噪声测试。根据噪声测试结果大小，很快定位异响来源位于防雨罩一角120°范围内。3.3 检修清扫为了防止异响可能来自A、C相，或者A、C相存在和B相一样的问题，停电后，检修人员利用手电筒、长杆、扳手等消缺工器具对电抗器三相进行仔细检查，如图2所示。重点是对产品的外观、连接处和气道等进行检查，观察有无沿面放电灼伤痕迹。另外，对升高架接地线导通和连接进行了检查。图2 检查包封气道

经检查发现螺栓松动的位置主要有：1）B相电抗器防雨罩有一只支撑架倾斜严重，支撑架和吊架连接处一颗螺栓松动，螺母接近脱扣，如图3所示。2）瓷瓶上端法兰和星形架连接处螺栓部分松动。图3 B相防雨罩固定螺栓松动

虽然，通过检修清扫，发现本体有螺栓松动的缺陷，而且确实位于噪声测试定位的范围内，但是仍不足以说明螺栓松动就是噪声的唯一来源。特别是，由于消缺工作必须按照停电检修计划执行，停电和带电状态并非人为随意更改，故需要进一步排除内部故障。因此，有必要通过电气试验检测设备本体电气参数是否合格。3.4 电气试验根据试验规程，对干式电抗器三相进行电气试验和数据比对。试验项目包括：绝缘电阻、直流电阻等。绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中最常用的试验方法。当电气设备绝缘受潮、表面变脏、留有表面放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降[2]。直流电阻能有效考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况[3]。电气试验结果如表2所示（环境温度：7℃；相对湿度：20%）。表2 干式电抗器电气试验结果一.绝缘电阻（单位：MΩ）试验部位A-XB-YC-Z试验电压实测值1000010000100002500V试验仪器绝缘电阻测试仪仪器编号日本共立3124试验标准绝缘电阻不低于1000MΩ。二.直流电阻测试（单位：mΩ）试验部位上次值（75℃）实测值（7℃）换算值（75℃）差值比（%）三相不平衡率（%）A-X46.1435.7746.250.241.09B-Y46.0435.7946.280.52C-Z46.1236.1646.761.39试验仪器直流电阻测试仪仪器编号武汉国测GCKZ-20试验标准1.三相绕组间直流电阻差别不应大于三相平均值的4%。2.直流电阻与上次测试结果相差不大于2%。试验依据《电力设备交接和预防性试验规程（2008版）》电气试验结果表明，11号电抗器三相绕组均合格，可以排除绕组内部匝间短路故障。3.5 综合分析1）经过现场产品外观、工况运行情况的查看，红外测温、绝缘电阻、直流电阻的测量均属正常值，可以排除本体内部故障。通过噪声测试定位异响方位。检修清扫发现了螺栓松动具体位置。初步分析这种异常声音的来源主要为：各紧固件的松动，主要是防雨罩支撑架处螺栓。2）经过检修人员对全部紧固件的重新紧固，送电后，利用分贝仪对干式电抗器进行持续检测，结果表明异响消失。利用红外测温观测本体运行温度正常。因此，验证了此次异响故障的原因确定是紧固件（尤其是防雨罩支撑架处螺栓）的松动。4 结论根据这起干式电抗器异响故障分析与处理的方法，总结设备检修维护的可靠措施，并提出故障诊断的有效手段：1）异响的主要原因有：（1）本体固有频率和基础支柱之间共振；（2）本体以外连接部件的松动；（3）接地部件的间距太近引起振动等；（4）绕组内部匝间短路。2）本文提出的异响故障处理方案基本顺序是：停电前进行红外测温和噪声测试；停电后进行检修清扫和电气试验。这样才能全面地、有效地排查本文提到的异响的两种主要原因。3）利用专业化巡视，检修人员通过望远镜等认真检查紧固件的紧固情况可以提前发现故障隐患。停电检修时，对气道、紧固件逐一检查可以减少故障的发生。4）利用红外测温技术，运行人员定期观测、跟踪电抗器本体温度。如果异响没有伴随温升变化，可以排除内部匝间短路故障。5）利用电气试验，可以诊断故障类型，避免盲目检修。6）利用分贝仪检测，可以判断异响来源位置，有利于准确发现故障点，尽早采取对应的措施。