罗浩
国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司 内蒙古 通辽 028000
摘要：特高压并联电抗器(简称高抗)是连接在特高压输电线路的始、末端和大地之间的电气设备，其主要任务是补偿无功功率。除此之外，它可以减小轻载线路中电容效应所引起的电压抬升和操作过电压，改善沿线无功功率和电压分布，提高线路功率因数，加速潜供电流的熄灭，增加系统稳定性和输送电力能力。
关键词：高压并联电抗器；夹件；对地绝缘电阻；短路
引言
并联电抗器是接在超高压电网线路上的大容量电感线圈，用来进行无功调节，解决电网无功功率过剩，电压偏高的问题，从而提高电力系统的稳定性。并联电抗器在500kV电网运行中起着非常重要的调压作用。随着我国超高压电网的不断完善，挂网运行的并联电抗器日益增多，且其故障数量明显高于同电压等级的变压器，如果不防患于未然，将会危及电力企业安全生产。电抗器故障分为内部故障和外部故障，内部故障主要是由电抗器本身的振动导致，表现为内部螺栓的松动、均压球的断裂等；外部故障主要表现为电抗器套管的沿面放电、器身的渗漏油等。一旦电抗器发生故障，如果处理不及时就会导致事故的扩大，危及电力系统安全运行。以一起500kV高压并联电抗器故障为例，详细分析其故障原因及处理过程，并提出具有针对性的预防措施。
1故障情况
某1000kV特高压变电站1000kV高压并联电抗器由特变电工衡阳变压器有限责任公司生产，型号为BKD-240000/1100。2017年年度检修期间，对该站某1000kV高压并联电抗器进行试验过程中，发现X柱夹件对地绝缘电阻为722kΩ，低于GB50150—2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》要求（≥10GΩ），其他试验未见异常。现场采用绝缘电阻表按照1000V、2500V、5000V电压等级依次对该电抗器X柱夹件对地绝缘电阻进行测量，测量结果偏差不大，均小于1000kΩ，初步判断是X柱器身下部减震胶垫位置偏移或存在杂质、粉尘使油箱与夹件接触或距离较近，导致并联电抗器对地绝缘电阻偏低。
21000kV高压并联电抗器故障原因分析
2.1高压套管更换关键工艺
1)回收C相高压套管SF6气体，相邻气室降压至260kPa以下;拆除GIS气隔同电抗器连接的软连接;为防止GIS导体及盆式绝缘子受潮，将所拆除的GIS导管端部用专用端盖堵头封装后注入氮气保护。2)更换套管时对天气要求为无雨、空气湿度75%以下;在确定更换的前一天开始对电抗器进行热油循环，使电抗器内部油温高于环境温度10～20℃;打开油枕的旁通阀及油枕两头的放气塞，对电抗器进行抽油，用真空滤油机将绝缘油抽至准备好的油罐中，直至油抽完;抽油完毕后装好油枕两头的放气塞;先拆除高压升高座上的绝缘筒，往上抬起绝缘筒，拆除套管与线圈的连接引线，然后再将绝缘筒慢慢放下，同时由外部拆除套管顶部的外接线和接线头;松开套管与升高座的连接螺丝，用吊绳绑好套管，缓慢的将套管吊出;将新的套管绑好，用酒精将套管表面擦拭干净，吊装到升高座上，安装好套管与升高座的螺丝，均匀的紧固到位;经人孔进入电抗器内，先把绝缘筒向上抬起，连接套管与线圈的连接线，然后把绝缘筒重新装好;对电抗器器身进行一次全面检查，清理电抗器内的纸屑，工具等;封闭入孔。3)对电抗器抽真空，真空在65Pa以下后，停真空泵，在30分钟内，真空度上升应小于10Pa，接着继续对电抗器抽真空至65Pa以下保持24小时;电抗器注油前进行绝缘油耐压、微水、色谱试验;对电抗器进行真空注油，注油速度5000～6000l/h，注油至油位表的曲线规定的位置。注油完毕后，关闭油枕上部的旁通阀，缓慢的解除真空;对电抗器进行48小时以上的热油循环，至油样合格。
静放期间对电抗器试加0.035Mpa正压24小时，电抗器无渗漏油现象。
2.2超声波局放检测与分析
超声波局部放电检测技术是一种应用相对成熟的带电检测方法。设备局部放电时都会产生超声波，产生的超声波会向周围介质传播，超声波局放检测就是通过安装在电抗器油箱壁上的超声波传感器将监测到的超声波信号转换为电信号，进而判断局部放电水平。同时，通过将超声波信号探头放到不同位置，可以确定局部放电的位置，实现对局部放电位置的准确定位。对A相电抗器四周器身进行超声波局放检测，试验人员在高压套管和中性点套管。下部油箱检测到放电信号，A相高压套管下部油箱检测到的信号幅值较大且具有周期性，属于典型的局部放电图谱，A相中性点套管周围的信号幅值较小，不属于局部放电图谱，初步怀疑此信号为高抗内部铁磁介质由于磁致伸缩而引起的振动噪声，为进一步确定结果，对B、C两相中性点套管相应位置处进行超声波局部放电检测，可以看出B、C两相中性点相应位置也检测到类似的超声波信号，由此可以判断出放电点应在A相高压套管周围。为进一步对故障进行精确定位，试验人员在高压套管周围设置4个探头，其中探头1、2、3发现超声信号，探头4未发现超声信号，探头1、2、3均位于高压套管均压球周围，通过以上超声波局放结果分析，高抗的放电位置应该在高压套管均压球位置或是高压侧器身相应位置。
2.3吊罩检查
从油箱下部人孔进箱开始检查，排查故障点。在散热器侧，夹件A柱下部磁分路的绝缘纸板与绝缘端圈之间发现一断裂的屏蔽帽，取出屏蔽帽后，发现磁分路绝缘纸板和绝缘端圈有2处明显的烧蚀痕迹，其中磁分路绝缘纸板处为5mm×6mm的椭圆形，深度约1mm，绝缘端圈处为宽度2mm的三角形，深度约1mm，另外一处是黑点。同时，在对应的A柱上部磁分路的屏蔽管处发现断裂的屏蔽帽残痕。随后进一步对所有接地螺栓和紧固件进行全面检查，未发现其他任何异常情况，并对磁分路区域进行重点排查，未发现异常。随后开始消除清理故障点，对绝缘端圈的烧蚀部位及绝缘纸板的碳化痕迹进行清除，对断裂的屏蔽帽进行更换。对高抗油箱内部进行全面清理和检查，未发现其他异常。
3结果分析
本文从高抗油色谱乙炔数据异常入手，通过含气量计算，超声波局部放电测量及特高频局部放电测量，对高抗内部疑似放电情况分析，最终通过吊罩内检查出故障点，并进行处理。屏蔽帽断裂脱落是此次故障发生的原因，掉落过程经过高电场区域，最终所产生的放电和过热引起油色谱的异常。上述烧蚀和碳化痕迹与运行中出现的油色谱特征气体含量基本吻合，也与运行中检测到明显的高频和超声局部放电信号相一致，该故障发生的机理是:掉落在磁分路绝缘纸板上的磁性屏蔽帽处于低电位，而相邻绝缘端圈受A柱下端1000kV电压作用有一定的高电位，因此在磁性屏蔽帽与绝缘端圈的接触处有2处烧蚀痕迹，属于一定能量的局部放电烧损。由于该磁性屏蔽帽所处的位置主要由磁分路绝缘纸板支撑，一旦与绝缘端圈的烧蚀痕迹达到一定深度以后，局部放电可能会进一步降低甚至消失。磁性屏蔽帽在高磁场区域发热形成局部过热也是形成该区域碳化的原因。电抗器的振动对该磁性屏蔽帽与绝缘端圈的电热烧蚀也起到一定程度的作用。
结语
针对1000kV高压并联电抗器中性点夹件出现的绝缘缺陷问题，通过吊罩内检与不吊罩内检，找出故障原因。经处理后并联电抗器夹件对地绝缘电阻低的问题得到解决。本次电抗器缺陷的故障排查及处理可为同类型电抗器类似故障处理提供参考。
参考文献
[1]中国电力企业联合会.电气装置安装工程电气设备交接试验标准：GB50150—2016[S].北京：中国标准出版社，2016.
[2]郑涛，赵彦杰.超/特高压可控并联电抗器关键技术综述[J].电力系统自动化，2014，38（7）：127-135．