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摘要：通过对干式电抗器的结构、常见故障的分析，总结了干式电抗器的特点和各类故障发生的常见原因。在此基础上提出了防止干式电抗器发生设备类事故的日常维护项目和预防措施。
关键词：干式电抗器；结构特点；故障分析；维护建议
【分类号】：TD327.3
1 干式电抗器基本情况
干式电抗器，按其结构类型可分为：空心电抗器、铁芯电抗器和半芯电抗器。按其用途可以分为串联电抗器、并联电抗器、限流电抗器、中性点接地电抗器、滤波电抗器等。
各类干式电抗器的用途不一样，但都具有一些相同的结构特点：
（1）干式电抗器均由多个并联的包封组成，每个包封由环氧树脂浸渍过的玻璃纤维对线圈进行包封绝缘。
（2）电抗器线圈包封间，采用聚酯玻璃纤维引拔棒，作为轴向散热气道支撑，形成自然对气流冷却，具有优良的散热性能。
（3）电抗器经高温固化后，具有良好的电气绝缘性能和机械性能。维护简单，运行方便。
（4）电抗器在设计时，都要进行温升计算，严格控制了热点的最高温度，并保留有相当裕度。
（5）电抗器采用星形吊臂结构，星形臂采用铝合金或铝合金不锈钢复合排，机械强度高，涡流损耗小，可满足线圈分数匝的要求。电抗器的导线接头部分均以氩弧焊焊接于铝合金导电排上，机械结构上无紧固零件，提高了运行可靠性。
2 常见故障
干式电抗器的设计出发点就是能在户外长时间稳定运行，但随着其大量投入使用，也暴露了一些问题：
（1）运行温升
首先是电抗器成品的绕组直流电阻与绕组的试验合格的直流电阻间差别较大。在干式电抗器的生产制造过程中，只有一般的工序质量控制方法，不足以保证批量生产出来的电抗器温升都能得到有效控制，尤其是现在竞争加剧，厂家在制造电抗器时，往往将电抗器的温升裕度设计的较小，当电抗器的绕组直流电阻稍有偏差时，运行中通过的较大电流很容易使电抗器的温升达到设计限值。其次是电抗器绕组的出线端的密封、焊接工艺不过关，造成局部温升过大或是接线端直接断裂，造成各个包封间流过的电流不平衡，使绕组中的电流过大，造成绕组中温升过快。最后，除了设计制造方面的原因以外，在运行时，如果电抗器的气道被异物堵塞，造成散热不良，也会引起局部热点温度过高引起着火。
（2）表面树枝状放电和匝间短路
电抗器的表面在长期户外运行的条件下，有可能出现积污，而表面的憎水性材料的粉化会导致电抗器表面的开裂，在遇到大雾或是雨天时，表面污层会受潮，水分会由表面的开裂处侵入到包封内部，导致表面泄漏电流增大，产生热量。这使得表面电场集中区域的水分蒸发较快，造成表面部分区域出现干区，引起局部表面电阻改变。电流在该中断处形成很小的局部电弧。随着时间的增加，电弧将发展并发生合并，在表面形成树枝状放电烧痕，形成沿面树枝状放电。
干式电抗器表面的树枝状放电如果进一步发展，会造成干式电抗器绕组间的匝间短路，匝间短路时，铝导线会在接触处因为接触电阻的原因，引起局部过热，继而引发严重的运行故障。发生匝间短路的电抗器由于温度的急剧升高，会使匝间的绝缘很快损坏，使匝间短路进一步加剧，最后往往造成电抗器着火燃烧。干式电抗器匝间短路的典型表现是，最初短路的线匝由于热量急剧地升高而使短路接触的一圈线匝变成黑色，此外过大的电流常常会使故障电抗器周围出现熔化的铝球。
（3）漏磁
漏磁产生的原因及危害：在电抗器轴向位置有接地网，径向位置有设备，遮栏、构架等，都可能因金属体构成闭环造成较严重的漏磁问题。处理措施：消除闭合的金属环路，如远离金属构架、不使用金属围栏等。在安装之前，核查安装点是否存在闭环的接地网或含金属闭环的水泥构件，合理地布置电抗器的安装位置及接线端子位置。
3 电抗器典型事故分析
（1）因包封绕组出线端焊接不良，造成绕组内通过的电流过大，因温升引起的电抗器着火的设备事故。
2008年，某变电站10kV#1电抗器A相顶部着火，对该故障电抗器进行解体检查，解体后发现故障部位在电抗器第4层包封下引出线与星形架的焊接处。该包封与电抗器上星形架焊接处有多处断股，与下星形架焊接处有一处断股，该处焊接点的包封引出线与星形架间全部断开，断口整齐，像是机械工具剪断或是切断的痕迹，而非烧熔后，断口是光滑的圆面痕迹，应是在故障前就已断开。在电抗器投入运行后各个包封中的电流分布不均，使得个别包封电流密度过大，超过设计的允许值引起局部过热，最终引发了电抗器着火。
3.2局部过热引发匝间短路，从而引发电抗器着火的设备事故。2009年，某500 kV变电站的35 kV #2电抗器B相顶端着火。
之后此台设备返厂并进行解体，当解剖到第2包封时，发现有一个气道从上到下发黑，碳化，说明有通电现象。在距上端圈350mm处，第7、8臂的正下方发现该处烧损最为严重，包封铝制导线局部熔断，熔断宽度150mm，该处沿圆周方向宽100mm左右包封表面发黑，说明该处有环形过热、短路现象，由此判定该处应为事故点。锯完第1包封后，发现电抗器铁芯部分上部端圈处，有溢胶现象。
通过对电抗器解剖开的全部包封来看，除故障点外，未有老化、过热等不良现象。玻璃丝包封，绝缘导线均良好。通过对电抗器的解剖检查，认为导致电抗器事故原因是，匝间短路引起的烧毁现象。引起匝间短路的原因有故障点导线之间有微粒杂质，产生气隙并压逼导线绝缘膜，当气隙两端电压达到起始放电场强时，产生局部放电。在交变电场的反复作用下，使绝缘老化，导致匝间短路。匝间短路时，铝导线会在接触处因为接触电阻的原因，引起局部过热，继而引发严重的运行故障。
该电抗器事故运行时间太长，事故点烧毁严重，关于电抗器铁芯部分上部端圈处，有溢胶现象，是电抗器出现事故后，通电时间长导致的铁芯圈部分过热溢胶，而长时间未发现故障导致事故扩大，导致电抗器报废。
4 运行维护建议
对于干式电抗器，虽然建议的是完全免维护，但是基于长期以来的运行经验和以上的分析，为了电抗器的长期可靠运行，还是应做适当的维护和检查：
（1）开箱验收时，要注意绕组出线端与汇流排的焊接点是否紧固，各层包封是否密封良好，有无开裂放电的现象。
（2）每年依照预试规程对电抗器进行红外热成像测试，并加入对电抗器进行一次直流电阻测试，以电抗器通过温升试验时的直流电阻值作为参照，低于或接近此值为合格。
（3）电抗器投运后加强温度监控。依照电抗器绝缘材料耐热等级的最高允许温度，考虑红外热成像监测为外层温度及电抗器的允许温升，监测电抗器最热点温度；由于气流的关系，温度分布趋势通常为由下向上依次升高。
（4）加强电抗器通风通道的清扫、维护。每年一次清扫通风通道内聚集的灰尘、污垢；对于电抗器上的鸟巢、杂草等，要及时进行清除处理。
（5）检查电抗器端部引线是否有开裂、断股、焊接处是否有脱落。
参考文献：
[1] 路宝民 关于户外干式空心电抗器的树枝状放电和匝间短路问题的探讨[J].电工技术杂志，2000（10）：17～19
[2] 叶占刚 干式空心电抗器的温升对其质量的影响[J] 变压器，1998，35（3）：31～33
[3] 敖明 高压固体复合绝缘材料电击穿试验研究[J]. 高电压技术，1995，25
关键词：干式电抗器；结构特点；故障分析；维护建议
【分类号】：TD327.3
1 干式电抗器基本情况
干式电抗器，按其结构类型可分为：空心电抗器、铁芯电抗器和半芯电抗器。按其用途可以分为串联电抗器、并联电抗器、限流电抗器、中性点接地电抗器、滤波电抗器等。
各类干式电抗器的用途不一样，但都具有一些相同的结构特点：
（1）干式电抗器均由多个并联的包封组成，每个包封由环氧树脂浸渍过的玻璃纤维对线圈进行包封绝缘。
（2）电抗器线圈包封间，采用聚酯玻璃纤维引拔棒，作为轴向散热气道支撑，形成自然对气流冷却，具有优良的散热性能。
（3）电抗器经高温固化后，具有良好的电气绝缘性能和机械性能。维护简单，运行方便。
（4）电抗器在设计时，都要进行温升计算，严格控制了热点的最高温度，并保留有相当裕度。
（5）电抗器采用星形吊臂结构，星形臂采用铝合金或铝合金不锈钢复合排，机械强度高，涡流损耗小，可满足线圈分数匝的要求。电抗器的导线接头部分均以氩弧焊焊接于铝合金导电排上，机械结构上无紧固零件，提高了运行可靠性。
2 常见故障
干式电抗器的设计出发点就是能在户外长时间稳定运行，但随着其大量投入使用，也暴露了一些问题：
（1）运行温升
首先是电抗器成品的绕组直流电阻与绕组的试验合格的直流电阻间差别较大。在干式电抗器的生产制造过程中，只有一般的工序质量控制方法，不足以保证批量生产出来的电抗器温升都能得到有效控制，尤其是现在竞争加剧，厂家在制造电抗器时，往往将电抗器的温升裕度设计的较小，当电抗器的绕组直流电阻稍有偏差时，运行中通过的较大电流很容易使电抗器的温升达到设计限值。其次是电抗器绕组的出线端的密封、焊接工艺不过关，造成局部温升过大或是接线端直接断裂，造成各个包封间流过的电流不平衡，使绕组中的电流过大，造成绕组中温升过快。最后，除了设计制造方面的原因以外，在运行时，如果电抗器的气道被异物堵塞，造成散热不良，也会引起局部热点温度过高引起着火。
（2）表面树枝状放电和匝间短路
电抗器的表面在长期户外运行的条件下，有可能出现积污，而表面的憎水性材料的粉化会导致电抗器表面的开裂，在遇到大雾或是雨天时，表面污层会受潮，水分会由表面的开裂处侵入到包封内部，导致表面泄漏电流增大，产生热量。这使得表面电场集中区域的水分蒸发较快，造成表面部分区域出现干区，引起局部表面电阻改变。电流在该中断处形成很小的局部电弧。随着时间的增加，电弧将发展并发生合并，在表面形成树枝状放电烧痕，形成沿面树枝状放电。
干式电抗器表面的树枝状放电如果进一步发展，会造成干式电抗器绕组间的匝间短路，匝间短路时，铝导线会在接触处因为接触电阻的原因，引起局部过热，继而引发严重的运行故障。发生匝间短路的电抗器由于温度的急剧升高，会使匝间的绝缘很快损坏，使匝间短路进一步加剧，最后往往造成电抗器着火燃烧。干式电抗器匝间短路的典型表现是，最初短路的线匝由于热量急剧地升高而使短路接触的一圈线匝变成黑色，此外过大的电流常常会使故障电抗器周围出现熔化的铝球。
（3）漏磁
漏磁产生的原因及危害：在电抗器轴向位置有接地网，径向位置有设备，遮栏、构架等，都可能因金属体构成闭环造成较严重的漏磁问题。处理措施：消除闭合的金属环路，如远离金属构架、不使用金属围栏等。在安装之前，核查安装点是否存在闭环的接地网或含金属闭环的水泥构件，合理地布置电抗器的安装位置及接线端子位置。
3 电抗器典型事故分析
（1）因包封绕组出线端焊接不良，造成绕组内通过的电流过大，因温升引起的电抗器着火的设备事故。
2008年，某变电站10kV#1电抗器A相顶部着火，对该故障电抗器进行解体检查，解体后发现故障部位在电抗器第4层包封下引出线与星形架的焊接处。该包封与电抗器上星形架焊接处有多处断股，与下星形架焊接处有一处断股，该处焊接点的包封引出线与星形架间全部断开，断口整齐，像是机械工具剪断或是切断的痕迹，而非烧熔后，断口是光滑的圆面痕迹，应是在故障前就已断开。在电抗器投入运行后各个包封中的电流分布不均，使得个别包封电流密度过大，超过设计的允许值引起局部过热，最终引发了电抗器着火。
3.2局部过热引发匝间短路，从而引发电抗器着火的设备事故。2009年，某500 kV变电站的35 kV #2电抗器B相顶端着火。
之后此台设备返厂并进行解体，当解剖到第2包封时，发现有一个气道从上到下发黑，碳化，说明有通电现象。在距上端圈350mm处，第7、8臂的正下方发现该处烧损最为严重，包封铝制导线局部熔断，熔断宽度150mm，该处沿圆周方向宽100mm左右包封表面发黑，说明该处有环形过热、短路现象，由此判定该处应为事故点。锯完第1包封后，发现电抗器铁芯部分上部端圈处，有溢胶现象。
通过对电抗器解剖开的全部包封来看，除故障点外，未有老化、过热等不良现象。玻璃丝包封，绝缘导线均良好。通过对电抗器的解剖检查，认为导致电抗器事故原因是，匝间短路引起的烧毁现象。引起匝间短路的原因有故障点导线之间有微粒杂质，产生气隙并压逼导线绝缘膜，当气隙两端电压达到起始放电场强时，产生局部放电。在交变电场的反复作用下，使绝缘老化，导致匝间短路。匝间短路时，铝导线会在接触处因为接触电阻的原因，引起局部过热，继而引发严重的运行故障。
该电抗器事故运行时间太长，事故点烧毁严重，关于电抗器铁芯部分上部端圈处，有溢胶现象，是电抗器出现事故后，通电时间长导致的铁芯圈部分过热溢胶，而长时间未发现故障导致事故扩大，导致电抗器报废。
4 运行维护建议
对于干式电抗器，虽然建议的是完全免维护，但是基于长期以来的运行经验和以上的分析，为了电抗器的长期可靠运行，还是应做适当的维护和检查：
（1）开箱验收时，要注意绕组出线端与汇流排的焊接点是否紧固，各层包封是否密封良好，有无开裂放电的现象。
（2）每年依照预试规程对电抗器进行红外热成像测试，并加入对电抗器进行一次直流电阻测试，以电抗器通过温升试验时的直流电阻值作为参照，低于或接近此值为合格。
（3）电抗器投运后加强温度监控。依照电抗器绝缘材料耐热等级的最高允许温度，考虑红外热成像监测为外层温度及电抗器的允许温升，监测电抗器最热点温度；由于气流的关系，温度分布趋势通常为由下向上依次升高。
（4）加强电抗器通风通道的清扫、维护。每年一次清扫通风通道内聚集的灰尘、污垢；对于电抗器上的鸟巢、杂草等，要及时进行清除处理。
（5）检查电抗器端部引线是否有开裂、断股、焊接处是否有脱落。
参考文献：
[1] 路宝民 关于户外干式空心电抗器的树枝状放电和匝间短路问题的探讨[J].电工技术杂志，2000（10）：17～19
[2] 叶占刚 干式空心电抗器的温升对其质量的影响[J] 变压器，1998，35（3）：31～33
[3] 敖明 高压固体复合绝缘材料电击穿试验研究[J]. 高电压技术，1995，25