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對干式電抗器預防性試驗的探討

文檔作者：趙勇軍文檔來源：云南電力技術有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月26日
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[摘要]
關鍵詞
0引言
對干式電抗器預防性試驗的探討
趙勇軍
(云南電力技術有限責任公司， 昆明 650051)
基于相關規(guī)程對干式電抗器預防性試驗要求存在差異的現(xiàn)狀，參考各相關規(guī)程要求，以一例干式電抗器故障
分析為基礎， 對其預防性試驗的試驗項目及數(shù)據(jù)判斷等問題進行探討與分析。
干式電抗器預防性試驗直流電阻阻抗紅外熱像檢測
干式電抗器具有損耗小、噪音低、維護簡單、設計壽
命長等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應用。目前，定期檢
修開展預防性試驗依然是維護電氣設備良好運行的主要手
段。然而，南方電網(wǎng)公司Q／CSG 114002-201l《電力設備
預防性試驗規(guī)程》對干式電抗器僅規(guī)定了兩項檢測項目，
手段略顯單一且不能完全反映其故障缺陷，而其它相關規(guī)
程的要求也存在差異。基于此，本文參考各相關規(guī)程要
求，以一例干式電抗器故障分析為基礎，對其預防性試驗
的試驗項目及數(shù)據(jù)判斷等問題進行探討與分析。
1相關規(guī)程要求的差異
南方電網(wǎng)公司Q／CSG 114002 2011《電力設備預防性
試驗規(guī)程》對干式電抗器僅要求進行阻抗測量和紅外檢
測；DI ／T 596 1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》明確了
繞組直流電阻測試和耐壓試驗；而作為狀態(tài)檢修的主要規(guī)
程依據(jù)DI ／T 393 2Ol0《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》
中，干式電抗器例行試驗項目為紅外熱像檢測、繞組電
阻、繞組絕緣電阻，診斷性試驗項目為電抗值測量、聲級
及振動、空載電流和空載損耗測量，其中對于干式平波電
抗器，還將電感量測量作為診斷性試驗項目之一?？梢姡?
不同規(guī)程對于干式電抗器預防性試驗(例行試驗)的要求是
存在差異的，這就給現(xiàn)場試驗人員造成了一定的困擾，且
不同試驗項目對故障的反映也是值得探討的問題。
2實踐中的問題
2．1繞組直流電阻測試
繞組直流電阻測試能檢查出繞組引線接頭的焊接是否
良好、繞組匝間有無短路和繞組是否存在斷股等缺陷。干
式電抗器采用多層線圈并聯(lián)，直流電阻可等效為N個不同
阻值的繞組電阻并聯(lián)，當出現(xiàn)繞組斷股等缺陷時，直流電
阻變大就能在測試數(shù)據(jù)上有所體現(xiàn)。以某500kV變電站
35kV #4電抗器故障數(shù)據(jù)為例，該電抗器投運后，巡檢
收稿日期：2014—12—08
作者簡介：趙勇軍(1987一)，從事高電壓試驗工作。
52I WWW．chinaet net}中國電工網(wǎng)
中發(fā)現(xiàn)B相噪聲較大，故進行停電檢查，其直流電阻測試
數(shù)據(jù)見表1。
表1 35kV#4電抗器直流電阻測試數(shù)據(jù)(修復前)
測試位置 A相／m B相／Tnn C相／n aR／(
本次(19．7℃) 32．10 32．46 31．47 ／
本次換算(75℃) 39 07 39．51 38．30 3．1
出廠值換算(75℃) 3g 3．0 38 05 38．14 o 9
△R／( ) ¨ ．8 +3．8 + o 4 ／
相關文獻中指出， “ 相電抗器繞組直流電阻值相互
問差值(不平衡率)不應大于三相平均值的2 ”的標準要
求，是用來判斷影響電抗器安全運行的極限斷股情況。
DL／T 393—2010《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》對干式
電抗器繞組直流電阻也提出“相間互差不大于2 以及同
相初值差不超過±2 ”的判斷標準。顯然， 該變電站
35kV#4電抗器直流電阻數(shù)據(jù)不滿足規(guī)程要求，B相縱向
對比直流電阻明顯增大。經(jīng)吊罩檢查，判斷為B相繞組斷
股缺陷，缺陷示意圖如圖1、圖2所示。
豳
圖1 35kV#4電抗器繞組 圖2 35kV釋4電抗器繞組
斷股缺陷1 斷股缺陷2
將斷股繞組進行重新焊接并做相關處理后，其直流電
阻復測數(shù)據(jù)見表2。
表2 35kV #4電抗器直流電阻測試數(shù)據(jù)(修復后)
測試位置 A相／m,Q B相／nm C相／n仉△R／(
本次(31 2℃) 33 31 g2 64 32 75 ／
本次換算(75％ ) 38．79 38．01 38 14 2．o
出， 值換算(75uL) 38．39 38．O5 38．14 0．9
△尺／( 】 +1 0 —0 l 0．0 ／
電抗器修復前后的數(shù)據(jù)表明，直流電阻測試能較靈敏
地反映繞組斷股缺陷，是維護干式電抗器良好運行不可缺
失的試驗項目，且該試驗操作簡單、設備技術成熟。但
OYCSG 114002- 201l《電力設備預防性試驗規(guī)程》對干式
電抗器未規(guī)定直流電阻測試，顯然有一定的缺失。
2．2 阻抗測試
由阻抗與電阻、電抗的關系可知，理論上電阻的變化
也能通過阻抗測試數(shù)據(jù)得以反映。但實際上，干式電抗器
往往電抗很大而電阻很小，使得阻抗約等于電抗，繞組斷
股或接觸不良等問題引起的直流電阻變化(如表1中B相
測試數(shù)據(jù))在單一的阻抗測試數(shù)據(jù)里就不能靈敏反映。仍
以2．1節(jié)的電抗器故障為例，其故障相(B相)的阻抗測試
數(shù)據(jù)見表3。
表3 35kV #4電抗器阻抗測試數(shù)據(jù)
OYCSG l14。02—2O11《電力設備預防性試驗規(guī)程》要
求阻抗測量“與出廠值相差在±5 范圍內”，由表3數(shù)
據(jù)可知，電抗器斷股后阻抗測試數(shù)據(jù)仍然滿足規(guī)程要求。
此外，受現(xiàn)場條件所限，阻抗測試往往只能在低電壓下進
行，而出廠阻抗測量是在額定條件下進行的， 同時溫度也
會對阻抗測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。諸如此類因素的存
在，導致繞組斷股在阻抗測試數(shù)據(jù)中雖有所反映(導致阻
抗偏大)，但用“與出廠值相差在±5 范圍內”較寬泛的
數(shù)據(jù)判斷標準不能達到很高的靈敏度，顯然不利于現(xiàn)場測
試人員進行數(shù)據(jù)判斷。
實際上，單一的阻抗測試數(shù)據(jù)往往忽視了阻抗隨電流
(或電壓)的變化規(guī)律，而當干式電抗器發(fā)生斷股等故障
時，其阻抗隨電流(或電壓)的變化規(guī)律也應會發(fā)生相應變
化。依舊以該35kV #4電抗器測試數(shù)據(jù)為例，利用SPSS
軟件的曲線擬合功能，可得到如圖3～5所示電流一阻抗變
化曲線以及如圖6所示B相繞組經(jīng)修復后的電流一阻抗變
化曲線。
A相阻抗
廠
÷
已觀測
一反向
0．000 2 000 4000 6 000 8 000 10000
A相電流
圖3 #4電抗器A相電流-
阻抗曲線
C相電流
圖4 }f4電抗器C相電流-
阻抗曲線
由圖3、圖4可知，低電壓下的阻抗測試， 阻抗值隨
電流增長呈現(xiàn)出類似于鐵心磁化的規(guī)律性變化。利用
見，繞組斷股既能引起直流電阻的變化，也能在電流一阻
抗的變化規(guī)律中得到一定程度的反映。
29 000
7．8O00
B 27 000
相
阻26 000
25 O00
24Oo0
0 000 2．000 4．000 6 000 8．000 10 000
B相電流
圖5 撐4電抗器B相電流-
阻抗曲線(修復前)
00G0 2O004．000 6．000 8．000 10．000
修復后B相電流
圖6 #4電抗器B相電流-
阻抗曲線(修復后)
當然，實踐中也反復證明，對于匝間短路等故障，相
較直流電阻而言，其阻抗測試在單一數(shù)值上是有較高靈敏
度的， 以Q／CSG 114002-2011《電力設備預防性試驗規(guī)
程》提出的“與出廠值相差在±5 范圍內”作為主要判斷
干式電抗器是否存在匝間短路故障是可行的。但若能加強
對相關變化規(guī)律的積累與分析，顯然能發(fā)掘出更多的信
息，從而更準確地判斷干式電抗器的繞組狀態(tài)。
2．3紅外熱像檢測
利用紅外熱像對干式電抗器支持瓷瓶及引線接頭、接
地引下線等部位進行定期檢測，能有效發(fā)現(xiàn)接觸不良或過
熱等缺陷，且檢測是在額定運行條件下進行的，不必停
電，且設備使用簡單、數(shù)據(jù)分析明晰。鑒于此，相關規(guī)程
都對紅外熱像檢測進行了要求，只是在檢測周期的規(guī)定上
略有差異。
2．4其它檢測項目
電抗量測試和阻抗測試原理相同，主要是診斷干式電
抗器是否存在繞組匝間短路等缺陷。DI ／T 393-2010(輸
變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》就把電抗值作為診斷性試驗
項目，而對于干式平波電抗器，考慮其特殊用途，其診斷
性試驗項目以電感量測試為主。
與干式變壓器絕緣電阻測試初衷相同，干式電抗器絕緣
電阻測試主要考量其繞組或本體的絕緣狀態(tài)。但實際上，干
式電抗器主要的故障形式集中在繞組上，因此本文提出的各
相關規(guī)程要求中，僅DL／／T 393—2O10《輸變電設備狀態(tài)檢修
試驗規(guī)程》提出絕緣電阻測試，而DL／T 596-1996(電力設備
預防性試驗規(guī)程》則強調了干式電抗器的耐壓試驗。
損耗測試能反映電抗器鐵心損耗和繞組匝間故障，但
現(xiàn)場試驗不易在額定條件下進行，試驗設備也不易操作。
僅DL／T 393-2010(輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》將其
作為診斷性的試驗項目。
SPSS的曲線估計，還可得到擬合度較高的擬合公式，A
相為z一 一5．8。9，c相為z一 一39．458，而 3結束語
故障相的變化規(guī)律就呈現(xiàn)明顯不同，參考圖5。
由圖6可知，修復后B相的電流一阻抗變化規(guī)律與修
復前一致， 其擬合公式為Z一絲 一o
． 134。由此可
Z
(1)直流電阻測試能檢測出干式電抗器繞組斷股、引
線接觸不良等缺陷。 CSG 114002-2011《電力設備預防
性試驗規(guī)程》對干式電抗器不要求進行直流電阻測試，有
(下轉第55頁)
電工技術I 2015 l 6期I53
一
M? ? 一
。 ～
一
一 √ 0 薯～ 一
流二次值為1O．53A。由于主二保護三跳出口，故障僅持
續(xù)80ms，主一保護的縱聯(lián)方向保護一直判為B相未重合
成功，故縱聯(lián)方向保護無法動作。
2．2距離零序方向保護
(1)該線路B相發(fā)生第一次故障時，相關采樣值達不
到接地距離I段阻抗定值及零序I段電流定值，滿足接地
距離II段及零序II段動作條件，且阻抗定值和零序電流定
值滿足，但由于故障僅持續(xù)60ms，不滿足接地距離II段
和零序II段時間定值，因此距離保護和零序保護無法動
作。
(2)距離零序方向保護在判斷開關有流(大于0．041 )
或TwJ返回lOOms后啟動合閘加速脈沖，且重合及手合
加速脈沖時間為200ms。由于該線路B相開關從重合成功
至第二次故障時間間隔為1．6s，超出合閘加速開放時間，
因此第二次故障時距離重合加速和零序重合加速元件不滿
足動作條件。若該線路發(fā)生的是永久性故障，當重合于故
障時，PSL601G的距離加速元件和零序加速元件滿足動作
條件，此時通過距離加速和零序加速來切除故障。
(3)該線路B相在同一地點發(fā)生第二次故障時，滿足
接地距離II段及零序電流II段動作條件，且阻抗和零序電
流定值滿足， 但由于主二保護三跳出口，故障僅持續(xù)
80ms，不滿足接地距離II段和零序電流II段時間定值，
因此距離保護和零序保護無法動作。
綜上所述，主一保護的后備保護動作行為符合動作邏
輯及規(guī)范要求，而縱聯(lián)方向保護在第二次故障時未動作的
主要原因在于線路從非全相運行進人全相運行時，僅判斷
跳閘相是否有流，沒有利用TV 信息， 當線路處于充電
運行或空載運行狀態(tài)時，線路電流很小(小于0．04I )，導
致保護未能判出開關重合，進而引起縱聯(lián)零序方向元件一
直退出，并且跳開相的阻抗方向也退出，致使縱聯(lián)方向保
護不能動作。顯然，該動作邏輯不滿足《南方電網(wǎng)220kV
線路保護技術規(guī)范》對主保護的要求。
3改進措施及運行注意事項
由上述分析可知，要保證空充線路縱聯(lián)方向保護在連
續(xù)故障下可靠動作，其中一個簡單易行的改進措施就是引
入跳開相的TwJ信息作為開關是否合閘的判據(jù)I2]，并加
入lOOms確認時間[2 來躲過開關合閘過程中開關及輔助節(jié)
點變位時間，且考慮一定的裕度。以A相為例，具體邏輯
如圖2所示。
圖2 A相合位判別邏輯框圖
結合該線路保護運行年限，可供選擇的改進方案如
下：保護廠家對PSL601G相關保護邏輯進行完善，升級
主保護軟件版本，保證主保護能夠無時限快速動作切除全
線各種故障；由于該保護已運行超過lo年，可結合技改
項目進行保護更換，按《南方電網(wǎng)22OkV線路保護技術規(guī)
范》要求可更換為雙通道光纖電流差動保護。
在該線路保護未進行升級或技改之前，要注意避免
出現(xiàn)PSL601G保護單套運行的情況，若該線路主二縱聯(lián)
保護(PSL602G)退出運行，則需申請線路停電，不允許
在采取必要的保護臨時措施前線路帶主一縱聯(lián)保護繼續(xù)
運行。
參考文獻
EliQ／CSG 110011—2O12南方電網(wǎng)220kV線路保護技術規(guī)范
Es3
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(編輯 曼 寧)
(上接第53頁)
所缺失，不利于現(xiàn)場維護。建議參考DL／T 393—201O《輸
變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》的相關要求對干式電抗器進
行直流電阻測試，以準確判斷干式電抗器繞組狀態(tài)。
(2)阻抗測試對干式電抗器匝間短路等缺陷反映靈敏。
現(xiàn)場測試時，不僅應參考相關要求注意數(shù)據(jù)的縱向變化，
也應關注數(shù)據(jù)的變化規(guī)律(如電流一阻抗曲線)，加強數(shù)據(jù)積
累與分析，從而使得對缺陷的診斷與分析更為全面。
(3)紅外熱像檢測作為重要的維護手段， 簡便易行，
可從實際出發(fā)，縮短檢測周期，并注重數(shù)據(jù)的積累。
(4)電抗測試、電感量測試、絕緣電阻測試和損耗測
試可作為診斷性的試驗項目開展。
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