串联电抗器故障与温升的关系

      一、引 言
      2007 年上半年, 某变电站反映10kV 系统在运行中由我厂生产的树脂浇注串联电抗器烧坏,我厂技术人员到现场勘察后发现,电抗器绕组全部烧毁,树脂浇注层有多处裂纹,绕组第三段烧毁情况尤为严重。树脂浇注串联铁心电抗器和电容器串联,主要作用是限制电容器投入瞬间产生的合闸涌流和消除系统中的多次谐波。这台烧坏的电抗器为多容量,电抗率为6%, 带3 个分接头, 容量分别180kvar、120kvar、60kvar, 与其串联的电容器容量分别为3000kvar、2000kvar、1000kvar,视用户端无功分量的多少而依次投入。在投运现场发现电容器实际运行状态在3000kvar,电抗器本应该接在180kvar(最少匝数)挡,但用户没有按铭牌和使用说明书接线图接线, 认为电抗器最大容量时应接在全部匝数上, 因而错接在了60kvar 挡。

      二、电抗器绕组设计参数
      绕组第一段为180kvar挡,额定电流为157A,内径D1n=300mm, 外径D1w=348mm, 电抗高度H1=507mm,导线为2.8mm×6.3mm的漆包线辐向8根并绕,第一段匝数N1=72;绕组第二段内径D2n=300mm,外径D2w=335mm, 电抗高度H2=114mm,导线为2mm×5mm的漆包线辐向8 根并绕,第二段匝数N2=17,第一、二段为电抗器120kvar挡,额定电流为105A;绕组第三段内径D3n=300mm, 外径D3w=348mm,电抗高度H3=90mm,导线为1.4mm×5.6mm的漆包线辐向2根轴向2根共4根并绕, 第三段匝数N3=38,第一、二、三段为电抗器60kvar挡,额定电流为52A。

      三、错接时的电流值
      电容器容量为3000kvar时电抗器应接在180kvar挡,此时电容器容抗Xc1=40.9Ω,电抗器电抗XL1=2.42Ω。但电抗器却错接在60kvar挡,此时的电抗XL2=7.26Ω,电流为I=U=(Xc1- XL2) =6062=(40.9-7.26)=180A, 最大电流Imax=243A。在此电流下绕组第三段超负载最大,其最大电密由2.3A=mm2 增加到了7.9A=mm2。

      四、错接时的绕组温升计算

      式中Ax2———第二段导线总截面积, Ax2=77.1mm2

      五、结 论
      通过计算可知，由于第三段绕组温升达到716K,换算至温度为750℃左右,远大于绕组内网格布等F级绝缘热点允许的最高温度190℃和环氧树脂燃点540℃,从而使第三段绕组环氧树脂燃烧而导致整个绕组烧坏。电抗率固定、带分接头的多容量串联电抗器,在最大容量分接时所对应的匝数应为最少匝数,这和电容器有所不同,电容器在最大容量时所对应的是全部电容器组。因此,变电站应严格按照产品铭牌和使用说明书接线图接线,如果电抗器最大容量时接在最大匝数,不但无法有效消除多次谐波,而且还容易引起电抗器烧毁,影响输电的稳定性,从而带来比较大的经济损失。