串聯(lián)電抗器故障與溫升的關(guān)系

      一、引 言
      2007 年上半年, 某變電站反映10kV 系統(tǒng)在運(yùn)行中由我廠生產(chǎn)的樹(shù)脂澆注串聯(lián)電抗器燒壞,我廠技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)勘察后發(fā)現(xiàn),電抗器繞組全部燒毀,樹(shù)脂澆注層有多處裂紋,繞組第三段燒毀情況尤為嚴(yán)重。樹(shù)脂澆注串聯(lián)鐵心電抗器和電容器串聯(lián),主要作用是限制電容器投入瞬間產(chǎn)生的合閘涌流和消除系統(tǒng)中的多次諧波。這臺(tái)燒壞的電抗器為多容量,電抗率為6%, 帶3 個(gè)分接頭, 容量分別180kvar、120kvar、60kvar, 與其串聯(lián)的電容器容量分別為3000kvar、2000kvar、1000kvar,視用戶端無(wú)功分量的多少而依次投入。在投運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)電容器實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)在3000kvar,電抗器本應(yīng)該接在180kvar(最少匝數(shù))擋,但用戶沒(méi)有按銘牌和使用說(shuō)明書(shū)接線圖接線, 認(rèn)為電抗器最大容量時(shí)應(yīng)接在全部匝數(shù)上, 因而錯(cuò)接在了60kvar 擋。

      二、電抗器繞組設(shè)計(jì)參數(shù)
      繞組第一段為180kvar擋,額定電流為157A,內(nèi)徑D1n=300mm, 外徑D1w=348mm, 電抗高度H1=507mm,導(dǎo)線為2.8mm×6.3mm的漆包線輻向8根并繞,第一段匝數(shù)N1=72;繞組第二段內(nèi)徑D2n=300mm,外徑D2w=335mm, 電抗高度H2=114mm,導(dǎo)線為2mm×5mm的漆包線輻向8 根并繞,第二段匝數(shù)N2=17,第一、二段為電抗器120kvar擋,額定電流為105A;繞組第三段內(nèi)徑D3n=300mm, 外徑D3w=348mm,電抗高度H3=90mm,導(dǎo)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(shù)N3=38,第一、二、三段為電抗器60kvar擋,額定電流為52A。

      三、錯(cuò)接時(shí)的電流值
      電容器容量為3000kvar時(shí)電抗器應(yīng)接在180kvar擋,此時(shí)電容器容抗Xc1=40.9Ω,電抗器電抗XL1=2.42Ω。但電抗器卻錯(cuò)接在60kvar擋,此時(shí)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(fù)載最大,其最大電密由2.3A=mm2 增加到了7.9A=mm2。

      四、錯(cuò)接時(shí)的繞組溫升計(jì)算

      式中Ax2———第二段導(dǎo)線總截面積, Ax2=77.1mm2

      五、結(jié) 論
      通過(guò)計(jì)算可知，由于第三段繞組溫升達(dá)到716K,換算至溫度為750℃左右,遠(yuǎn)大于繞組內(nèi)網(wǎng)格布等F級(jí)絕緣熱點(diǎn)允許的最高溫度190℃和環(huán)氧樹(shù)脂燃點(diǎn)540℃,從而使第三段繞組環(huán)氧樹(shù)脂燃燒而導(dǎo)致整個(gè)繞組燒壞。電抗率固定、帶分接頭的多容量串聯(lián)電抗器,在最大容量分接時(shí)所對(duì)應(yīng)的匝數(shù)應(yīng)為最少匝數(shù),這和電容器有所不同,電容器在最大容量時(shí)所對(duì)應(yīng)的是全部電容器組。因此,變電站應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品銘牌和使用說(shuō)明書(shū)接線圖接線,如果電抗器最大容量時(shí)接在最大匝數(shù),不但無(wú)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(wěn)定性,從而帶來(lái)比較大的經(jīng)濟(jì)損失。