1　并聯(lián)電抗器的基本結(jié)構(gòu)及形式　　
　　當(dāng)前使用的電抗器主要有殼式電抗器和芯式電抗器2種形式。我省目前使用的電抗器都為芯式電抗器，并且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高電壓大容量電抗器是以芯式結(jié)構(gòu)為主。在布置方式上，分為三相和單相，一般情況下，三相消耗的原材料和成本比單相少，因此，低電壓等級(jí)的電抗器一般采用三相形式。高電壓的電抗器由于在三相形式時(shí)磁路相互關(guān)聯(lián)，零序阻抗可能比正序阻抗小一些。單相重合閘時(shí)，一相斷開(kāi)后另外兩相的磁通也有一部分通過(guò)斷開(kāi)鐵芯，從而在斷開(kāi)相的線(xiàn)圈中感應(yīng)一個(gè)電壓，使故障電流增大，不利于熄弧，因此其絕緣要求高，相間的絕緣問(wèn)題就相對(duì)突出，所以500 kV以上的電抗器大多數(shù)采用單相結(jié)構(gòu)。

2　電抗器的常見(jiàn)故障及判斷　　
　　通常情況下，電抗器除與變壓器具有相同的絕緣問(wèn)題外，還存在振動(dòng)和局部過(guò)熱的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品中，西安變壓器廠(chǎng)引進(jìn)法國(guó)ALSTHOM技術(shù)，經(jīng)過(guò)消化吸收并在西安交通大學(xué)等大專(zhuān)院校的幫助下，已基本解決局部過(guò)熱問(wèn)題。沈陽(yáng)變壓器廠(chǎng)則由于剛開(kāi)始制造500 kV電抗器，暫時(shí)還沒(méi)有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)各省發(fā)現(xiàn)的220 kV及以上電抗器事故及故障情況基本上可以分成如下幾類(lèi)：
2．1　油色譜分析異常
　　通過(guò)對(duì)電抗器進(jìn)行油色譜分析，發(fā)現(xiàn)了許多早期故障及事故隱患，對(duì)預(yù)防電抗器事故起了重要作用。導(dǎo)致油中產(chǎn)生氣體的原因?yàn)榫植窟^(guò)熱（鐵芯，繞組，引線(xiàn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)，夾件等）、局部放電和電�。ㄈ缭鸭�及層間短路，沿面放電及磁閉合回路等）。這些現(xiàn)象均可引起油和固體絕緣的裂解，從而產(chǎn)生氣體。產(chǎn)生的氣體主要有烴類(lèi)氣體（甲烷，乙烷，乙烯，乙炔等）、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等。應(yīng)用氣體色譜分析法判斷電抗器內(nèi)部故障方法如下。
2．1．1　將色譜分析結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)與正常值進(jìn)行比較，按產(chǎn)氣速率進(jìn)行判斷，當(dāng)總烴含量較高時(shí)，當(dāng)相對(duì)產(chǎn)氣速率大于每月10％時(shí)可判斷為電抗器內(nèi)部存在異常；當(dāng)總烴的絕對(duì)產(chǎn)氣速率大于0．25mL／h（開(kāi)放式）和0．5 mL／h（全密封）時(shí)，可判斷電抗器存在故障；
2．1．2　按一氧化碳和二氧化碳的指標(biāo)進(jìn)行判斷。CO和CO2是反映纖維絕緣材料分解產(chǎn)生的特征氣體，但這2個(gè)指標(biāo)的分散性大。因此，根據(jù)IEC導(dǎo)則等資料認(rèn)為：當(dāng)CO2／CO大于11或小于3時(shí)，可能存在內(nèi)部固體絕緣材料老化故障，國(guó)內(nèi)資料及經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為CO2／CO大于2時(shí)，則有可能存在異常情況。
2．1．3　三比值法和特征氣體法對(duì)判斷故障性質(zhì)的應(yīng)用。三比值法可以較準(zhǔn)確判斷出潛伏性故障，同時(shí)可以顯示并發(fā)性的故障。而特征氣體法卻只能判斷出故障性質(zhì)，要對(duì)故障性質(zhì)作深層次的探討，定出故障源的溫度及作定性分析，則必須采用三比值法。
2．2　油介損值上升較快，過(guò)濾處理后無(wú)效果

　　從全國(guó)統(tǒng)計(jì)的電抗器故障資料看，出現(xiàn)該類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)品主要集中在個(gè)別廠(chǎng)家。造成這種情況的原因首先是油質(zhì)量存在問(wèn)題，其次是電抗器存在的過(guò)熱現(xiàn)象沒(méi)有解決好。如湖南省500 kV站進(jìn)口的9臺(tái)意大利ABB公司ANSALDO產(chǎn)品，瑞典ASEA的個(gè)別產(chǎn)品，均不同程度的存在該類(lèi)問(wèn)題，進(jìn)行多次處理后還存在介損增高的現(xiàn)象。
2．3　振動(dòng)噪音異常
　　引起振動(dòng)的主要原因是磁回路有故障和制造時(shí)鐵芯未壓緊或夾件松動(dòng)。此外，器身固定、安裝質(zhì)量等均可造成振動(dòng)和噪音異常。如湖南省500 kV民豐變自投運(yùn)以來(lái)，三相電抗器一直存在該類(lèi)問(wèn)題，使A相電抗器局部振動(dòng)超過(guò)130μm，噪聲異常，1997年進(jìn)行吊罩檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除了6個(gè)固定器身螺栓松動(dòng)的缺陷，處理后振動(dòng)減小。
2．4　匝間短路，電抗器燒毀
　　1998年的湖南電抗器事故、1993年11月和1994年12月的安徽電抗器事故和山東電力公司的電抗器事故均屬電抗器匝間短路事故。分析其原因，主要是設(shè)計(jì)和制造存在先天缺陷，尤其是局部過(guò)熱問(wèn)題沒(méi)有解決好，連續(xù)發(fā)生的幾起事故均系同一廠(chǎng)家，并且均系1992、1995年的產(chǎn)品。
2．5　過(guò)熱性故障
　　意大利ABB公司、法國(guó)ALSTHON、加拿大ASEA、瑞典ASEA及西安變壓器廠(chǎng)產(chǎn)品，均不同程度的出現(xiàn)過(guò)該類(lèi)故障。湖南省9臺(tái)500 kV電抗器在運(yùn)行初期均發(fā)生過(guò)由于過(guò)熱性故障而引起溫度過(guò)高的問(wèn)題，經(jīng)處理，現(xiàn)基本得到控制。
2．6　磁回路故障引起內(nèi)部放電
　　磁回路出現(xiàn)故障的原因是多方面的，如漏磁通的過(guò)于集中引起局部過(guò)熱，鐵芯接地引起環(huán)流和鐵芯與夾件間的絕緣破壞，接地片的松動(dòng)與熔斷導(dǎo)致懸浮放電及地腳絕緣故障等。如加拿大ASEA公司生產(chǎn)的電抗器在遼寧發(fā)生了器身鐵軛定位裝置放電；法國(guó)ALSTHOM生產(chǎn)的電抗器在湖北雙河變發(fā)生了由于中間芯柱端部因漏磁在均壓環(huán)銅管上產(chǎn)生環(huán)流發(fā)熱；湖南省在崗市變安裝的220 kV電抗器，在投運(yùn)30 h后就發(fā)現(xiàn)有乙炔產(chǎn)生，故障原因是由于下夾件與地腳之間的絕緣損壞，形成閉合磁通回路，運(yùn)行時(shí)燒斷接地聯(lián)線(xiàn)，從而產(chǎn)生放電故障。

3　電抗器故障分析及處理
3．1　崗市變220 kV電抗器故障

3．1．1　故障情況及分析
　　湖南500 kV崗市變電站的220 kV并聯(lián)電抗器系國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，該電抗器由公路運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)，于1999年9月15日安裝后投入運(yùn)行，1999年9月16日21時(shí)取油樣分析時(shí)發(fā)現(xiàn)C相總烴超標(biāo)，乙炔為28μg／L。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

　　根據(jù)油色譜分析結(jié)果，A，B相運(yùn)行正常，C相油色譜異常，說(shuō)明其內(nèi)部發(fā)生了故障。1999年9月17日19時(shí)將電抗器退出運(yùn)行，18日復(fù)取油樣分析，C相總烴為1 597μL／L，乙炔為25μL／L。從數(shù)據(jù)來(lái)看，故障發(fā)生后已基本穩(wěn)定，特征氣體有擴(kuò)散現(xiàn)象，用三比值法進(jìn)行判定故障性質(zhì)，三比值為0∶2∶2。事故的性質(zhì)可以斷定為高于700℃高溫范圍內(nèi)的熱故障，從產(chǎn)氣的情況來(lái)看，說(shuō)明事故發(fā)生的部位不在電抗器線(xiàn)圈及固體絕緣上，CO，CO2含量不高，而甲烷，乙烯含量較高，說(shuō)明應(yīng)該先發(fā)生了高溫過(guò)熱，接著再發(fā)生低能量的放電。綜合分析認(rèn)為屬裸金屬局部高溫?zé)峁收�，溫度�?00℃以上。
　　為了更加清楚的了解事故原因，于1999年9月21日對(duì)C相進(jìn)行了事故后的高壓試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目如下：
　　a．線(xiàn)圈絕緣電阻及吸收比，極化指數(shù)測(cè)量；
　　b．鐵芯、夾件對(duì)線(xiàn)圈及地的絕緣電阻和吸收比；
　　c．油耐壓及本體介損電容量的測(cè)試；

　　d．線(xiàn)圈直流電阻的測(cè)量；
　　e．繞組連同套管的泄漏電流試驗(yàn)，交流耐壓試驗(yàn)；
　　f．阻抗測(cè)量。
　　所有試驗(yàn)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)，這進(jìn)一步表明油色譜分析有一定的準(zhǔn)確性。據(jù)此分析，發(fā)生故障的原因可能是磁路所引起。根據(jù)電抗器磁路的結(jié)構(gòu)，可能發(fā)生故障的原因是：其一是鐵芯硅鋼片形成橋接回路，安裝過(guò)程中遺留物或毛刺及硅鋼片片間絕緣損壞；其二是鐵芯地腳接地引線(xiàn)與支承件構(gòu)成閉合小環(huán)路產(chǎn)生電流；其三是鐵芯下夾件與支承件之間的連接螺栓絕緣損壞，通過(guò)支承件的接地引線(xiàn)構(gòu)成一閉合主磁通通過(guò)的閉合回路，在通電后產(chǎn)生大電流引起高溫過(guò)熱，進(jìn)而燒斷接地引線(xiàn)并產(chǎn)生低能量的放電。
　　電抗器運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)未安裝沖擊記錄儀，上下連接螺栓部分嚴(yán)重傾斜變形，吊罩檢查時(shí)又發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)引線(xiàn)支架已散落，表明運(yùn)輸過(guò)程中電抗器受到了強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊。解開(kāi)接地引線(xiàn)搖測(cè)支承座與鐵芯下夾件的絕緣是良好的。從鐵芯在下油箱的位置來(lái)看，電抗器已不在中心位置上，從尾端看，已明顯可見(jiàn)向尾端及尾端左側(cè)移動(dòng)�；�于試驗(yàn)情況和上述分析，發(fā)生故障的原因極有可能屬于第3種情況，因此決定進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊罩檢查處理。
3．1．2　電抗器的事故原因
　　a．運(yùn)輸原因。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查的情況，造成在投運(yùn)初期出現(xiàn)故障的原因是由于電抗器在運(yùn)輸過(guò)程中受機(jī)械沖擊使地腳螺栓的絕緣損壞。電抗器由汽車(chē)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)時(shí)，上下油箱的連接螺栓有一部分已嚴(yán)重傾斜，吊罩后檢查時(shí)，高壓引線(xiàn)支架已散落，鐵芯已發(fā)生位移。
　　b．安裝過(guò)程中的吊芯檢查工作不細(xì)致。
　　廠(chǎng)家到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)的人員經(jīng)驗(yàn)欠缺，當(dāng)?shù)跽趾蟀l(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，廠(chǎng)家技術(shù)人員認(rèn)為鐵芯位移是正�，F(xiàn)象，而非強(qiáng)沖擊造成。高壓引線(xiàn)受損則是裝配時(shí)螺栓緊固不良所造成。
　　現(xiàn)場(chǎng)吊罩時(shí)，如果不解開(kāi)接地引線(xiàn)，測(cè)試鐵芯和夾件的絕緣不能發(fā)現(xiàn)螺栓絕緣的破壞。因此，檢查時(shí)應(yīng)先解開(kāi)所有接地連接引線(xiàn)再測(cè)試各部分絕緣，才能發(fā)現(xiàn)故障。但測(cè)試得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均正常，這是因?yàn)橄聤A件與支承座的螺栓與孔之間有間隙，即使絕緣有問(wèn)題也測(cè)試不出來(lái)。要真正發(fā)出絕緣缺陷，必須將接地圍屏解開(kāi)，擰出螺栓，取出絕緣筒。

　　投運(yùn)時(shí)所做的沖擊試驗(yàn)加劇了故障的發(fā)展。新電抗器做沖擊試驗(yàn)時(shí)，因振動(dòng)較大，加劇了原有缺陷絕緣的進(jìn)一步破壞。地腳螺栓將下夾件與支承座接通，通過(guò)接地連線(xiàn)構(gòu)成閉合回路，通電時(shí)由于有磁通通過(guò)而產(chǎn)生電流。從磁回路的結(jié)構(gòu)看，該閉合回路所通過(guò)的磁通為主磁通的一半，通電初期，其接地引線(xiàn)由于承受的電流過(guò)大，先產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，接著發(fā)生低能量的放電，將引線(xiàn)燒斷。引線(xiàn)燒斷后故障消除，此時(shí)接地螺栓相當(dāng)于接地引線(xiàn)。再次進(jìn)行色譜分析時(shí)已無(wú)氣體的增長(zhǎng)。事實(shí)上，沖擊試驗(yàn)后取油樣分析就可以發(fā)現(xiàn)色譜異常。
3．1．3　電抗器故障的處理
　　吊罩前對(duì)電抗器進(jìn)行了檢查，其結(jié)果為：線(xiàn)圈對(duì)地絕緣15 min為1 200 MΩ，60 min為2 300 MΩ，10 s為6×104 MΩ；直流電阻為625．3Ω，線(xiàn)圈溫度為41℃；夾件對(duì)地絕緣2 000 MΩ；鐵芯對(duì)地絕緣3 000 MΩ。吊罩時(shí)發(fā)現(xiàn)：
　　a．從低壓側(cè)看左邊下夾件與底腳支承座螺栓處的接地連線(xiàn)燒斷；
　　b．鐵芯下夾件與支承座的絕緣電阻為零；

　　c．從高壓側(cè)看，右邊下夾件與支承座螺栓絕緣筒已破裂，左邊螺栓絕緣筒輕度受擠壓磨損，從低壓側(cè)看右邊下夾件與支承座螺栓絕緣筒嚴(yán)重受損并開(kāi)裂，左邊螺栓絕緣筒較好；
　　d．支承座與下部油箱連接固定的4個(gè)地腳螺栓有松動(dòng)現(xiàn)象；
　　e．鐵芯及線(xiàn)圈向低壓側(cè)移動(dòng)，已明顯不在中心位置上；
　　f．上夾件與下夾件的連接螺栓有松動(dòng)。

　　根據(jù)檢查情況，對(duì)電抗器采取了如下處理措施：
　　a．將4個(gè)連接螺栓上部的螺紋車(chē)削掉，取消原絕緣筒，改用絕緣皺紋紙進(jìn)行包絕緣。
　　b．將4個(gè)螺紋孔內(nèi)由于運(yùn)輸沖撞而遺留的雜屑及影響絕緣的物質(zhì)徹底清理干凈，以確保其絕緣符合要求。
　　c．將鐵芯恢復(fù)到原來(lái)位置上，恢復(fù)過(guò)程中應(yīng)保護(hù)鐵芯的絕緣不受損壞。并檢查所有的緊固螺栓并一一擰緊。
　　d．清理箱底雜物并反復(fù)沖洗箱底夾件及鐵芯處。
3．2　民豐500 kV電抗器事故

3．2．1　事故情況
　　1998年10月29日，湖南省民豐500 kV變電站五民線(xiàn)B相電抗器燒毀。事故時(shí)氣候正常，系統(tǒng)穩(wěn)定且無(wú)操作。該電抗器系意大利ABB公司制造，1995年投入運(yùn)行。事故后將該電抗器吊罩檢查發(fā)現(xiàn)：故障點(diǎn)緊靠在高壓側(cè)右邊上夾件角環(huán)處第1至第7餅線(xiàn)圈共燒斷120匝；線(xiàn)圈上分支有部分變形，線(xiàn)圈外有3層圍屏，出現(xiàn)多處撕裂。此次事故導(dǎo)致湖南500 kV電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行，五民線(xiàn)退出運(yùn)行。
3．2．2　事故原因分析
　　事故前的10月27日，油色譜分析結(jié)果正常，變電站運(yùn)行記錄也表明電抗的運(yùn)行情況無(wú)異常。分析事故發(fā)生的直接原因是電抗器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在先天性缺陷，理由如下：
　　a．故障點(diǎn)處漏磁場(chǎng)相對(duì)集中，熱源豐富；它又是熱油的交會(huì)處，油溫升相對(duì)較高。設(shè)計(jì)散熱措施并沒(méi)有考慮這2方面的影響，相反，因?yàn)閲�屏的作用，此處很容易形成油流死角，在局部過(guò)熱作用下，導(dǎo)致匝間絕緣水平下降，正常電壓作用下，匝間閃絡(luò)并發(fā)展為層間短路。
　　b．該公司生產(chǎn)的同類(lèi)型電抗器在中國(guó)已先后燒毀6臺(tái)，且均是在投運(yùn)時(shí)間不長(zhǎng)的情況下發(fā)生的突發(fā)性事故。其中3臺(tái)與該電抗器損壞部位很相似。

　　c．事故前無(wú)任何跡象表明電抗器有故障存在，因此，事故的發(fā)生是偶然而且迅速的，也就無(wú)法采取預(yù)防措施來(lái)避免事故的發(fā)生。

4　預(yù)防電抗器事故的措施
4．1　針對(duì)電抗器油老化問(wèn)題，應(yīng)加抗氧化劑T501。

4．2　根據(jù)電抗器的溫升情況，對(duì)過(guò)熱現(xiàn)象較明顯的電抗器加裝冷卻風(fēng)扇。
4．3　加強(qiáng)運(yùn)行巡視和試驗(yàn)跟蹤，重視油色譜數(shù)據(jù)分析，必要時(shí)應(yīng)縮短油分析間隔。
4．4　裝設(shè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)反映運(yùn)行情況，為及時(shí)采取有效措施提供依據(jù)。
4．5　對(duì)存在問(wèn)題的電抗器，開(kāi)展局部放電在線(xiàn)檢測(cè)試驗(yàn)研究。
4．6　按實(shí)際情況及時(shí)開(kāi)展電抗器的油脫氣及油過(guò)濾處理工作。