电场分布以及匝数偏差暂态电动力对干式空心并联电抗器影响的研究

为了研究干式空心并联电抗器绝缘开裂、树枝状放电导致的干式空心电抗器匝间短路事故,文中采用Ansys场—路耦合有限元分析方法,对一台BKDK-20000/35大型电抗器建立仿真模型,通过对干式空心并联电抗器进行电场分布仿真并对电动力数值解析,讨论了因匝数偏差对该电抗器绝缘被破坏的可能性。研究结果表明:内部绝缘匝间电场最大场强比包封端部高;根据计算匝间场强最大值,气隙场强达到2.04 kV/mm,足以发生沿面放电;发现投入电抗器时的暂态电动力增大,并且接近稳态电动力的4倍;匝数偏差造成有偏差层线圈投入暂态电动力的相位发生横向改变,电动力最大值也明显增加。因沿面放电和暂态电动力对匝间绝缘材料起老化和破坏作用,因此会造成干式空心电抗器匝间短路事故,这为干式空心电抗器的事故分析提供依据。     

电场对干式空心电抗器的绝缘性影响分析

近年来干式空心并联电抗器在运行过程中事故频发,威胁电力系统安全运行,也造成了较大的经济损失。干式空心电抗器的电场强度过强,会让干式空心电抗器的空气间隙发生沿面放电,一旦发生空气间隙局部放电,会腐蚀聚酯薄膜绝缘,引起绝缘劣化,进一步造成绝缘击穿,威胁着电力系统的安全运行。因此,通过有限元仿真软件对1台BKDK-20000/35型干式空心电抗器进行模型搭建,并对其进行数值计算,分析其电场分布情况,研究电场对干式空心电抗器绝缘性的影响。     

电动力对干式空心电抗器的绝缘性影响

为了提高干式空心并联电抗器的绝缘性,减少运行中烧毁事故发生,本文对电动力对干式空心电抗器的绝缘性影响进行分析,通过在有限元软件对一台BKDK-20000/35型干式空心电抗器进行模型搭建,分析其暂态电动力的分布情况,并分析了匝数改变情况下电动力的分布情况,最后通过最大压强核算,得到电动力对干式空心电抗器的绝缘性的影响。     

局部放电条件下干式空心电抗器匝间绝缘的电老化特性研究

为研究干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律,进行了干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的起始局部放电电压及击穿试验。采用恒定电压法及阶梯电压法进行了局部放电发生后干式空心电抗器匝间绝缘的电老化寿命试验,求得两种老化方式下的电老化反幂寿命方程。分析并试验验证了两个寿命方程存在差别的原因,并修正了局部放电发生后恒定电压下干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的电老化反幂寿命方程。研究结果表明:发生局部放电时,干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律不符合反幂寿命模型,耐压寿命指数N及常数C随着试验电压的升高而增大;各种过电压下可能出现的局部放电对干式空心电抗器匝间绝缘材料的危害很大,可以通过改进制造工艺提高起始局部放电电压、选用耐局部放电能力强的绝缘材料作为匝间绝缘或者加装过电压抑制装置限制过电压幅值等方法延长干式空心电抗器匝间绝缘的使用寿命。     

匝间短路故障下干式空心电抗器电动力仿真研究

干式空心电抗器运行过程中,由电动力引起的振动现象是其发生匝间短路故障的主要原因之一.为进一步研究电抗器匝间短路故障时电动力分布,利用有限元软件建立了5包封电抗器场-路耦合模型,对正常运行以及发生匝间短路故障的干式空心电抗器的磁场、电流以及电动力分布进行仿真研究.结果表明:正常运行的干式空心电抗器电动力呈现挤压电抗器的趋势;匝间短路发生时,短路匝内部会流过相位落后其余包封电流90°、幅值极大的短路电流;受短路电流及短路匝附近畸变磁场的影响,短路匝上电动力也会急剧增大,且相位也会发生变化.研究工作全面地揭示了电抗器匝间短路故障下工作状态,对电抗器设计和运维提供了理论参考.     

基于有限元方法的35 kV干式空心并联电抗器匝间电场分布研究

深入开展35 k V干式空心电抗器匝间电场分布研究,对35 k V干式空心电抗器匝间放电故障分析和提高35 k V干式空心电抗器的可靠运行具有重要意义。为此,文中基于有限元仿真计算开展了35 k V干式空心电抗器匝间电场分布研究。研究结果表明:35 k V干式空心电抗器外层支路匝间电场强度大于内层支路的匝间电场强度,且由于35 k V干式空心电抗器电磁场分布的特殊性导致了每层支路中端部的匝间电场强度小于中间部分的匝间电场强度;10 k Hz下的匝间电压比与50 Hz下的匝间电压比近似相同。     

35kV干式并联电抗器跳闸事故分析

某500 kV变电站35 kV 1号干式空心并联电抗器发生U相跳闸事故,通过现场试验及解体检查后,确认事故是由于制造工艺缺陷引起电抗器局部过热、绝缘材料失效,导致匝间短路;绝缘材料失效面积扩大,短路现象加重,最终造成电抗器放电烧损。针对本次电抗器事故,提出减少并联电抗器投运次数、加强电抗器绝缘测试工作、增加红外检测频率、严格审查采购方案等整改建议。     

干式空心电抗器局部放电检测探究与事故预防

干式空心电抗器是电力系统中重要的无功补偿设备。近几年,干式空心电抗器在运行中发生多起故障烧损事故。故障分析表明,干式空心电抗器故障多数源于绕组包封内部发生局部放电,随着局部放电的加剧,导致绕组匝间短路甚至贯穿式放电,最终将干式空心电抗器烧毁。提出了在运行中检测干式空心电抗器是否存在局部放电故障的基本思路,并提出通过喷涂PRTV等方法对放电表面进行绝缘修复,从而避免干式空心电抗器烧损事故发生的预防措施。     

文摘

干式空心电抗器是电力系统中重要的无功补偿设备。近几年,干式空心电抗器在运行中发生多起故障烧损事故。故障分析表明,干式空心电抗器故障多数源于绕组包封内部发生局部放电。随着局部放电的加剧,导致绕组匝间短路甚至贯穿式放电,最终将干式空心电抗器烧毁。提出了在运行中检测干式空心电抗器是否存在局部放电故障的基本思路。并提出通过喷涂PRTV等方法对放电表面进行绝缘修复,从而避免干式空心电抗器烧损事故发生的预防措施．     

工艺偏差对干式空心电抗器局部温升的影响分析研究

由于干式空心并联电抗器支路数非常多,工艺偏差会造成干式空心电抗器局部温升差异。局部温升过高会导致干式空心并联电抗器局部绝缘过早老化,降低干式空心电抗器的运行年限。因此文中针对BKDK-20000/35型干式并联空心电抗器进行模型建立,通过有限元数值计算分析,得到了不同整体半径、包封间距和匝数偏差情况下温升的变化进行研究,结果表明对于不同的工艺偏差类型,整体半径偏差引起各包封温升产生较小的变化,包封间距偏差引起各包封温升产生较大变化,匝数偏差引起各包封温升产生明显变化。为进一步控制干式空心并联电抗器生产过程工艺偏差量提供依据。     

35 kV干式空芯并联电抗器匝间绝缘故障综合分析

深入开展35 kV干式空芯电抗器匝间绝缘击穿放电机理研究,对改进35 kV干式空芯电抗器制造工艺和提高35 kV干式空芯电抗器的可靠运行具有重要意义。为此,基于现场试验、ATP-EMTP及有限元仿真计算开展了35 kV干式空芯电抗器系统过电压、匝间电场分布以及匝间绝缘材料的空间电荷等研究。通过研究发现:安装有RC阻容吸收器的情况下,开断电抗器产生的过电压标幺值仅为2.0,但系统过电压的累积效应会造成绝缘材料性能下降。同时,存在于绝缘材料层间的间隙将导致电抗器匝间电场畸变度达到5.5倍,另外,热老化会引起绝缘材料空间电荷特性改变和工频击穿场强的下降。在上述3个方面影响下,35 kV干式空芯电抗器匝间绝缘容易发生击穿事故。     

投切过电压累积作用下干式空心电抗器匝间绝缘局部放电特性

为研究投切干式空心电抗器过程中产生的指数衰减振荡过电压对匝间绝缘的影响,制作了模拟实际干式空心电抗器匝间绝缘结构的试样模型,搭建了指数衰减振荡过电压试验平台和局部放电测试平台,研究投切过电压累积作用下匝间绝缘局部放电特性参数的变化规律并进行验证性试验。结果表明:投切过电压导致干式空心电抗器匝间绝缘强度大幅下降,应减少投切次数或采取措施限制投切过电压幅值;综合多个局部放电特征参数的变化规律可以表征过电压累积作用导致匝间绝缘老化的程度;过电压作用下发生的局部放电是导致匝间绝缘老化的主要原因之一。通过提高匝间绝缘局部放电起始电压的方法增强绝缘,为电抗器改进制造工艺提供参考。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测技术探讨

为及时发现干式空心电抗器匝间绝缘故障,提高设备运行可靠性,探讨干式空心电抗器匝间绝缘检测技术.分析认为匝间过电压试验是现场进行干式空心电抗器匝间绝缘检测的有效手段,通过比较不同电压时的振荡电压波形变化能有效发现电抗器匝间绝缘缺陷.应用实例证明了在振荡型冲击电压下进行干式空心电抗器局部放电检测的可行性.     

干式空心电抗器的故障分析及运维措施

通过对500kV变电站发生的几起干式空心电抗器故障的分析,指出干式空心电抗器在运行中出现的线圈受潮、温度分布不均衡、局部放电过热、绝缘烧损等现象,会逐步演变成事故,甚至烧毁设备,其中线圈匝间绝缘击穿是造成干式空心电抗器故障的主要原因,同时指出了故障设备在设计、制造中存在的缺陷。提出了干式空心电抗器的日常检修、维护建议和措施。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测技术

干式空心电抗器匝间常出现绝缘故障,直接地影响到干式空心电抗器运行的稳定性。本文分析干式空心电抗器匝间绝缘故障,提出干式空心电抗器匝间绝缘检测方法,并开展干式空心电抗器匝间过电压实验;然后分析干式空心电抗器匝间常见绝缘故障,提出干式空心电抗器运行维护策略。分析得到,匝间绝缘故障是干式空心电抗器最常见故障,其主要原因是散热不良、绝缘材质裂化、结构工艺问题等。实践证明匝间绝缘检测技术是检测干式空心电抗器匝间绝缘故障的一种有效方法。     

干式空心电抗器匝间绝缘故障位置与电气参数之间关系

为了求得干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测的有效方法,建立空心电力电抗器匝间绝缘短路故障时的等效电路模型,给出了等效阻抗、等效电抗、等效电阻及损耗因数4个电气参数的计算方法。分别对不同匝间绝缘短路故障位置下串联和并联空心电抗器的电气参数进行计算,并对不同温度下各个电气参数的变化进行了研究。结果表明:在相同故障位置下串联空心电力电抗器参数变化的范围明显大于并联空心电力电抗器的变化率范围,且损耗因数的变化最大,其次是等效电阻,而等效电抗和等效阻抗的变化很小;同时发现随着电抗器导线温度的升高,空心电力电抗器发生匝间绝缘故障时的电气参数变化都在逐渐减小。建议选择损耗因数作为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障监测的电气参量,为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测提供了理论依据。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测综述

为了预防干式空心电抗器匝间绝缘事故发生,文章总结分析了干式空心电抗器匝间绝缘检测方法,分别从干式空心电抗器的故障原因、在线检测、离线检测等几个方面进行分析,从而判断电抗器运行状态。采用国标GB1094.6—2011建议的高频脉冲振荡法对干式空心电抗器进行现场匝间绝缘探索性试验,发现3台设备存在匝间绝缘问题。本次试验测试结果具有一定的准确性,但用高频脉冲振荡法对电抗器匝间绝缘检测还需继续深入探索。     

探讨干式电抗器匝间短路故障与漏磁场的关系

干式电抗器经常发生事故,事故分析表明,所有烧毁的电抗器都发生过匝间短路故障,依据麦克斯韦方程可知,发生匝间短路故障的电抗器等效于一台干式空心自耦变压器,低压侧匝数很少,变比很大,短路环中电流密度远超过正常的设计值,短路环会严重过热而烧毁电抗器,引起火灾。为了及时发现干式电抗器的匝间短路故障,本文通过研究三相品字形布置的干式并联电抗器对称中心位置的不平衡磁通在电抗器发生匝间短路故障前后的变化分析该组电抗器的健康状态,并且通过模拟匝间短路试验的方法检验这一论证结果,说明品字形布置干式电抗器匝间短路故障与对称中心位置漏磁场变化量之间存在的关联关系。     

匝间短路故障下干式空心电抗器振动特性研究

干式空心电抗器运行时长期处于振动状态,其振动特性可以反映电抗器运行状态.匝间短路是导致干式空心电抗器损坏的主要故障,目前缺少有效的故障监测手段.为进一步研究电抗器匝间短路故障时振动特性变化,利用激光多普勒测振系统,结合仿真对正常运行及匝间短路故障下的干式空心电抗器振动分布进行研究.结果表明:正常运行的干式空心电抗器电动力呈现挤压电抗器的趋势,其包封端部振动速度大于包封中部;匝间短路发生时,受短路电流及短路匝附近畸变磁场的影响,短路匝上电动力也会急剧增大,导致短路匝附近的振动速度增加.研究工作全面地揭示了电抗器匝间短路故障下振动特性变化,对研究基于振动特性的电抗器状态监测方法提供了参考.     

户外干式空心并联电抗器沿面放电的探讨

根据沿面树枝状放电的机理工采用有限元法对户外干式空心并联电抗器表面电场进行了数值分析,并提出抑制端部发生树枝状放电的措施。