在電力系統不斷升級的當下，電抗器作為關鍵設備，其安全穩(wěn)定運行對電網起著至關重要的作用。2025年，國家出臺多項政策推動電抗器行業(yè)向高效、安全、智能化方向發(fā)展，旨在提升電力設備可靠性，保障能源穩(wěn)定供應。與此同時，電抗器在實際運行中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，特高壓換流站交流濾波器電抗器的故障問題亟待深入研究與有效解決。
2023年4月20日，某±800 kV特高壓換流站在對5643 小組濾波器L1 電抗器A相進行例行檢修時，發(fā)現異常情況。該電抗器型號為 ZKK - 72.5 - 325.4 - 1，屬于干式空心阻尼電抗器，三相水平布置，于2020年8月出廠，2021年6月投入運行。其共有三個包封，最外層為假包封用于減緩老化，無調匝環(huán)且頂部有防雨罩，此前例行檢修的試驗和巡視記錄均無異常。此次檢修發(fā)現，電抗器底部第1包封層一處引出線位置出現燒蝕，防鳥網及出線位置被燒黑，不過監(jiān)控后臺未出現故障跳閘報文。
現場檢查顯示，電抗器下出線臂逆時針120°吊臂第1包封層引出線位置，包封層內表面及附近防鳥網遭受不同程度燒蝕，現場還留有類似馬蜂窩狀的碎屑，而其他位置完好無損。經現場測試，該電抗器的電阻及電感數值符合要求，其燒蝕情況通過相關圖片清晰呈現。
對故障電抗器進行包裹后返廠解體檢查。外觀檢查發(fā)現，除燒蝕位置外，電抗器風道清潔無堵塞，表面涂層保持完好。
在返廠試驗中，對故障電抗器進行直流電阻、電感測量，結果均無異常。施加工頻電流后，計算得出 75℃參考溫度下的交流電阻 Rac75。
依據相關標準，對電抗器進行匝間過電壓測試、雷電沖擊試驗以及溫升試驗。匝間過電壓測試中，全電壓波形與半電壓波形相位無差異，試品無異常;雷電沖擊試驗過程中，電流、電壓波形穩(wěn)定，試品內部無煙霧、異常聲響，絕緣表面無沿面閃絡;溫升試驗中，平均溫升 56.8 K(標準值≤70 K)，熱點溫升 61.9 K(標準值≤84 K)，均滿足要求。
去除假包封層并剖開第一、二層包封后觀察，未發(fā)現放電及擊穿跡象。揭開第一包封層靠近損傷位置的內包封層檢查導線內部絕緣，情況良好。對損傷部位切塊檢查，斷面內部無異常，損傷僅發(fā)生在切塊外表面，且該位置無繞組，處于電抗器端部繞組封堵位置。
為探究電抗器內層包封表面及底部防鳥網損壞原因，進行有限元仿真分析。
金屬異物電磁發(fā)熱影響：對存在異物的電抗器建立模型，在損傷相近位置增加直徑 50 mm 的鐵制金屬環(huán)，按照持續(xù)運行電流施加激勵。經仿真計算，異物環(huán)在電磁場作用下產生熱作用，溫升可高達 186℃，當溫升達到 180℃時，可能導致電抗器包封損傷。
金屬異物電場仿真計算：在相近位置增加小型鐵制金屬塊模擬金屬尖端，按照對地電壓 72.5 kV 施加激勵且金屬塊設置懸浮電位。通過電場分析，金屬塊附近電抗器可能達到 39.5 kV/cm 的電場強度，超過空氣放電場強 30 kV/cm，可能因放電對產品造成損傷。
《2025-2030年全球及中國電抗器行業(yè)市場現狀調研及發(fā)展前景分析報告》綜合返廠試驗測試與解體檢查結果，電抗器各項性能指標正常，絕緣未出現損壞。經過對損傷部位的詳細檢查，排除內部絕緣損壞等自身因素。結合仿真分析可知，此次電抗器故障原因是懸浮金屬性異物在強磁場下發(fā)熱，進而損傷臨近玻璃鋼包封;同時，懸浮金屬性異物改變局部場強，致使局部場強畸變引發(fā)放電，進一步損傷臨近玻璃鋼包封。
此次故障暴露出電抗器運行和檢修過程中的潛在風險。一方面，運行中存在小動物筑巢使金屬異物留存電抗器本體，從而引發(fā)發(fā)熱燒蝕的風險;另一方面，安裝或停電檢修時遺留金屬異物也可能導致電抗器發(fā)熱燒損。為避免類似故障再次發(fā)生，制定以下針對性防范措施：
加強對干式電抗器風道、防鳥網等部位的異物檢查工作，必要時進行停電清理，確保電抗器運行環(huán)境安全。
強化干式電抗器的紅外測溫和紫外檢測，積極試點安裝在線測溫裝置，實現對電抗器運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，及時發(fā)現潛在問題。
在電抗器例行停電檢修時，除開展常規(guī)例行試驗外，同步進行專項排查及維護工作，清理風道異物、修復破損防鳥網，消除安全隱患。
綜上所述，在2025年電抗器行業(yè)政策的引導下，深入研究特高壓換流站交流濾波器電抗器故障意義重大。通過對此次故障的全面分析可知，金屬異物是導致電抗器故障的關鍵因素。為保障電抗器安全穩(wěn)定運行，必須嚴格落實各項防范措施，加強運行巡視與檢修維護工作，借助先進監(jiān)測技術提前預警故障，避免事故發(fā)生，推動電抗器行業(yè)朝著更加安全、可靠的方向發(fā)展，為電力系統的穩(wěn)定運行提供堅實保障。
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