本文介紹了干式鐵芯串聯(lián)電抗器產(chǎn)品的應(yīng)用和串聯(lián)電抗器運(yùn)行中常見的幾個問題，包括串聯(lián)電抗器引線接頭燒毀、分接電抗器燒毀分析、電抗器選擇不當(dāng)燒毀、繞組匝間短路燒毀、電抗器溫升設(shè)計(jì)不合理損壞、電抗器噪聲過大影響運(yùn)行、電抗器絕緣距離小破壞等。

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注干式變壓器30年）

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串聯(lián)式電抗器通常串聯(lián)在高壓電力電容器或電容器組回路上，其主要作用是抑制高次諧波，減少網(wǎng)絡(luò)電壓波形的變形，限制電容器分相切投時的涌流。

串聯(lián)電抗器運(yùn)行中常見的問題及解決方法如下：

(1)串聯(lián)電抗器導(dǎo)線接頭燒毀

串聯(lián)電抗器中，串聯(lián)電抗器的導(dǎo)線接頭經(jīng)常燒壞。也就是說，外絕緣、各相導(dǎo)線端子和導(dǎo)出銅排連接處燒傷明顯，某相負(fù)荷側(cè)導(dǎo)線端子燒熔脫落。電容器完好無損，對電抗器進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常。經(jīng)過分析，繞組與導(dǎo)線連接不良。在運(yùn)行過程中，由于振動，繞組與導(dǎo)線的連接松動，接觸電阻過大。電容組合電抗器投入運(yùn)行后，接觸電阻異常發(fā)熱，導(dǎo)致接觸電阻進(jìn)一步增大。惡性循環(huán)后，接觸溫度急劇上升。高溫導(dǎo)致端子燒損，拉弧，導(dǎo)致相間短路。

在設(shè)計(jì)電抗器時，應(yīng)考慮避免繞組與導(dǎo)線連接處因連接松動而導(dǎo)線燒毀。如果在設(shè)計(jì)中使用螺栓連接，應(yīng)考慮防止螺栓旋轉(zhuǎn)，造成虛擬連接，或者用銅排與銅排連接。

(2)分接電抗器燒毀分析

分接電抗器是指在繞組上抽出一個或兩個分接頭，使電抗器能夠作為兩個或三個不同容量的電抗器使用。在電抗器運(yùn)行過程中，由于安裝過程中電抗器的導(dǎo)線接頭連接不正確，電容器的檔位與電抗器上的檔位不匹配，電抗器無法有效過濾高次諧波，無法發(fā)揮電抗器應(yīng)有的作用，電抗器在分接段線上的匝電密增加數(shù)倍，溫升達(dá)到數(shù)百K，鐵芯磁密飽和，毀電抗器繞組。

安裝方法應(yīng)注明使用說明書和外形圖?，F(xiàn)場安裝人員必須小心，避免安裝錯誤和松動。

(3)電抗器選擇不當(dāng)燒毀

并聯(lián)電容器使用串聯(lián)電抗器主要是為了降低電力電容器組在切割過程中的涌流倍數(shù)，抑制電網(wǎng)的高次諧波。

若電抗抗器參數(shù)選擇不當(dāng)，諧波會放大，電抗器上的電流和電壓會增加，銅導(dǎo)線會過熱，繞組上的絕緣層會老化破壞，導(dǎo)致短路燒毀。為了充分發(fā)揮電抗器在電網(wǎng)中的效益，用戶需要首先準(zhǔn)確選擇電抗器的百分比。選擇原則應(yīng)該是使網(wǎng)絡(luò)中最高的諧波分量的相應(yīng)總電抗值接近零，即應(yīng)使諧波分量的感抗和容抗接近相等，滿足關(guān)系式xL>xc/n2:如果系統(tǒng)中以5次諧波為主，則xL>xc/52=0.04xc；如果系統(tǒng)中以3次諧波為主，則xL>xc/32=0.11xc。在實(shí)際應(yīng)用中，如果主要是5次或更多的諧波，通常選擇電抗值(5%~6%)的串聯(lián)電抗器；如果主要限制3次或更多的諧波，通常選擇電抗值為12%~13%)的串聯(lián)電抗器。

需要注意的是，xc和xL不能正好相等，以免產(chǎn)生電磁諧振，造成過電壓。一般而言，選擇電抗器的感抗比容抗稍大。這既避開了諧振點(diǎn)，又抑制了諧波。

因此，這就要求用戶對網(wǎng)絡(luò)中高次諧波分量的類型和數(shù)量有更詳細(xì)的了解。需要測試才能獲得諧波分量的參數(shù)。

(4)繞組匝間短路燒毀

在電抗器生產(chǎn)過程中，由于銅線絕緣介質(zhì)損壞或繞組纏繞過程中銅線絕緣介質(zhì)損壞，然后在電路中長期運(yùn)行，局部絕緣介質(zhì)嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致局部匝間短路，形成大電流，繞組局部過熱燒壞。因此，銅線外觀檢查和繞組纏繞都應(yīng)仔細(xì)檢查和纏繞銅線，以防止導(dǎo)線絕緣層損壞和匝間短路燒毀。

(5)電抗器溫升設(shè)計(jì)不合理，損壞

電抗器在溫升設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下因素:

①組和鐵芯的平均溫升應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，值小于90K

②考慮繞組和鐵芯最熱點(diǎn)的溫度上升，熱點(diǎn)的溫度上升與絕緣材料的關(guān)系。

③應(yīng)考慮漏磁對電抗器和整體結(jié)構(gòu)溫升的影響。

(6)電抗器噪音過大，影響運(yùn)行

電氣設(shè)備的噪聲是不容忽視的技術(shù)指標(biāo)，鐵芯串聯(lián)電抗器也不例外。中華人民共和國電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL462-1992對噪聲有明確規(guī)定，如表1所示。

噪聲指標(biāo)的高低標(biāo)志著制造商的設(shè)計(jì)能力和技術(shù)水平。鐵芯串聯(lián)電抗器噪聲的主要噪聲源是鐵芯，即硅鋼片的磁滯伸縮受其材料和緊固鐵芯應(yīng)力的影響。鐵芯中的磁通與繞組流動的電流之間是非線性關(guān)系。這種非線性感抗是由鐵磁材料的性質(zhì)形成的，而不是由熱效應(yīng)形成的。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中選擇的磁通密度越高，噪聲必然越大，高次諧波重量越大。對于帶氣隙的鐵芯串聯(lián)電抗器，每個柱子都有幾個鐵芯餅，噪聲指標(biāo)更重要，所以降低噪聲的方法如下。

（1）硅鋼片材料是影響噪聲的重要因素。降低磁密度可降低噪音，但注意不要降低太多磁密度，否則會大大增加制造成本。磁密度一般控制在0.8~1.2T之間。也可采用磁伸縮小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片，降低產(chǎn)品噪音。

（2）改進(jìn)鐵芯的加工技術(shù)和鐵芯的組裝技術(shù)，降低產(chǎn)品噪音。鐵芯加工時要求硅鋼板平整，減少硅鋼板邊緣的毛刺。鐵芯組裝時，沖頭之間用粘接劑或環(huán)氧粘接劑粘接沖頭，可以降低噪音。

（3）增加繞組的散熱通道，即增加散熱面積，從而取消電抗器的冷卻裝置，消除冷卻裝置帶來的噪音。

（4）仔細(xì)選擇電抗器的電抗率和電抗值，也可以降低電抗器運(yùn)行中的噪音。當(dāng)電抗器的電抗值選擇不當(dāng)時，部分高次諧波無法過濾，鐵芯主磁通失真，電抗器噪音增加。因此，應(yīng)準(zhǔn)確選擇電抗器的電抗值，使電抗器的電抗值偏差在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。總之，如果噪音太大，會導(dǎo)致緊固件斷裂，鐵芯多點(diǎn)接地，溫度升高，電抗器導(dǎo)線松動燒毀等不良后果。

（5）電抗器絕緣距離小，破壞。

在設(shè)計(jì)電抗器時，還應(yīng)考慮繞組、進(jìn)出引線等帶電體與鐵芯、夾子等接地端和進(jìn)出線端子之間的安全距離。DL462-1992在中華人民共和國電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對帶電部分與地面的電氣距離有明確規(guī)定，如表2所示。

在設(shè)計(jì)中，如果絕緣距離不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，電抗器在運(yùn)行過程中可能會發(fā)生帶電體之間和帶電體與地面之間的放電。長時間放電后，電抗器的絕緣層會損壞，導(dǎo)致電抗器燒毀。

通過對串聯(lián)電抗器在電網(wǎng)上運(yùn)行中常見故障的闡述，可以引起人們對電抗器質(zhì)量的重視。通過設(shè)計(jì)和工藝保證電抗器的產(chǎn)品質(zhì)量；在電抗器的安裝和運(yùn)行過程中，應(yīng)遵循安裝和運(yùn)行操作規(guī)程，避免因運(yùn)行不當(dāng)而損壞電抗器。