串聯電抗器故障與溫升的關系

      一、引 言
      2007 年上半年, 某變電站反映10kV 系統在運行中由我廠生產的樹脂澆注串聯電抗器燒壞,我廠技術人員到現場勘察后發現,電抗器繞組全部燒毀,樹脂澆注層有多處裂紋,繞組第三段燒毀情況尤為嚴重。樹脂澆注串聯鐵心電抗器和電容器串聯,主要作用是限制電容器投入瞬間產生的合閘涌流和消除系統中的多次諧波。這臺燒壞的電抗器為多容量,電抗率為6%, 帶3 個分接頭, 容量分別180kvar、120kvar、60kvar, 與其串聯的電容器容量分別為3000kvar、2000kvar、1000kvar,視用戶端無功分量的多少而依次投入。在投運現場發現電容器實際運行狀態在3000kvar,電抗器本應該接在180kvar(最少匝數)擋,但用戶沒有按銘牌和使用說明書接線圖接線, 認為電抗器最大容量時應接在全部匝數上, 因而錯接在了60kvar 擋。

      二、電抗器繞組設計參數
      繞組第一段為180kvar擋,額定電流為157A,內徑D1n=300mm, 外徑D1w=348mm, 電抗高度H1=507mm,導線為2.8mm×6.3mm的漆包線輻向8根并繞,第一段匝數N1=72;繞組第二段內徑D2n=300mm,外徑D2w=335mm, 電抗高度H2=114mm,導線為2mm×5mm的漆包線輻向8 根并繞,第二段匝數N2=17,第一、二段為電抗器120kvar擋,額定電流為105A;繞組第三段內徑D3n=300mm, 外徑D3w=348mm,電抗高度H3=90mm,導線為1.4mm×5.6mm的漆包線輻向2根軸向2根共4根并繞, 第三段匝數N3=38,第一、二、三段為電抗器60kvar擋,額定電流為52A。

      三、錯接時的電流值
      電容器容量為3000kvar時電抗器應接在180kvar擋,此時電容器容抗Xc1=40.9Ω,電抗器電抗XL1=2.42Ω。但電抗器卻錯接在60kvar擋,此時的電抗XL2=7.26Ω,電流為I=U=(Xc1- XL2) =6062=(40.9-7.26)=180A, 最大電流Imax=243A。在此電流下繞組第三段超負載最大,其最大電密由2.3A=mm2 增加到了7.9A=mm2。

      四、錯接時的繞組溫升計算

      式中Ax2———第二段導線總截面積, Ax2=77.1mm2

      五、結 論
      通過計算可知，由于第三段繞組溫升達到716K,換算至溫度為750℃左右,遠大于繞組內網格布等F級絕緣熱點允許的最高溫度190℃和環氧樹脂燃點540℃,從而使第三段繞組環氧樹脂燃燒而導致整個繞組燒壞。電抗率固定、帶分接頭的多容量串聯電抗器,在最大容量分接時所對應的匝數應為最少匝數,這和電容器有所不同,電容器在最大容量時所對應的是全部電容器組。因此,變電站應嚴格按照產品銘牌和使用說明書接線圖接線,如果電抗器最大容量時接在最大匝數,不但無法有效消除多次諧波,而且還容易引起電抗器燒毀,影響輸電的穩定性,從而帶來比較大的經濟損失。