变电站主变电容器限流电抗器短路故障分析

变电站主变电容器限流电抗器短路故障分析

郭楠伟，郭楠伟，崔佳彬

国网河南省电力公司开封供电公司，河南 开封 475000

摘要：随着工业化的不断发展，人们对用电质量也提出更高要求，变电站作为电力运行中的关键环节，保证变电站运行稳定、安全也是保障电能使用的重要环节。但在实际变电站运行中主变电容器限流抗电器常发生短路故障，造成电路损坏。所以，要针对现场情况进行合理分析，研究造成限流电抗器短路故障不同成因，并在变电站主变电容器使用过程中对故障进行总结，提出一些技术性解决措施，避免限流电抗器短路故障的再次发生，提高变电站运行效率，确保变电站运行稳定。

关键词：变电站；主变电容器；限流电抗器；短路故障

前言

在电力系统运行中，变电站主变电容器也都会串联电抗器，限流电抗器主要是在电力系统发生故障时，通过电感特性，限制短路电流，以此来减小短路电流对电力系统造成的影响，能够降低投资成本，提高电力系统残压。但在主变电容器限流电抗器使用过程中，会损耗大量电能或者影响其它设备运行，造成短路故障。因此，分析变电站主变电容器限流电抗器短路故障对电力系统意义重大。

1变电站主变电容器限流抗电器工作原理

变电站中主变电容器限流抗电器通俗一点讲，就是在电路运行中起到阻抗作用，这种设备就叫做电抗器[1]。在电力系统中所采用的电抗器一般采用无导磁材料空心线圈，这种材料在使用过程中能够分成水平、垂直、品字形的装配形式，电力系统一旦产生短路故障时，就会出现很大数值的短路电流，若没有相关装置进行限制，就很可能造成电气设备不稳定。所以，为了能够让断路器遮断容量要求，通常会在线断路器位置窜联电抗器，让短路能够得到阻抗，并限制电力系统中短路电流。在变电站主变电容器中使用限流抗电器，能在出现短路时，电抗器可维持母线电压仍然保持水平，即使出现电压波动，波动范围也较小，确保没有发生故障的用户线路能够更加稳定。在电力系统中一般常用的抗电器分为串联和并联抗电器，串联抗电器在应用过程中是限制短路电流，或者限制电网系统中高次谐波。在具体限流抗电器使用中，常见的布置方式有四种，一种是在主变低压一侧会设置一个总开关，限流电抗器也设置在电容器和这个开关之间；另外一种是在主变低压无论哪侧都没有开关，而限流电抗器在开关和电容器之间的一种设置；再有一种是主变低压有总开关，限流抗电器设置在闸刀和开关间；最后就是主变低压没有总开关情况下，设置在闸刀和开关间。而这四种限流电抗器设置也各有其优势和不足，同时在变电站中常用到的限流电抗器布置方式也多采用最后一种。

2变电站主变电容器限流电抗器短路故障

在进行变电站主变电容器限流电抗压强短路故障分析中，应明确在运行中常见的一些问题[2]。通常电抗器额定电流应控制在百分之七十左右时，电抗器线圈就会造成比较严重发热问题，导致绕组过热形成红色。并且若电抗器长期使用，就会消耗更多的无功和有功，给其运行造成影响，若干扰比较大，电压也会出现严重波动，都是电力系统不稳定。所以，在具体分析故障中，电力技术人员要对实际现场设备进行检查，查看受损程度，并具体分析短路故障原因。同时，在变电站现场检查一次设备，可以发现主变电容器限流电抗器出现的冒烟损坏等问题，并检查防雨帽是否被毁。并且，也需要了解二次设备使用具体情况，以此进行短路故障分析，若是限流电抗器设置在闸门和开关间，但并没有受到主变电容器保护，那么过流保护也就没有产生动作。再根据变电站中故障录波情况，对短路故障进行分析，确定是否发生接地故障或者三相短路故障等。此外，一旦发生短路故障，就应根据这类设备是否之间发生过这些故障而进行分析，以此来判断限流电抗器故障的真正形成原因。并分析是否由于设备长期使用出现老化，导致绝缘点变薄，造成限流电抗器匝间出现短路故障。

3解决变电站主变电容器限流电抗器短路故障技术性措施

3.1整改设备优化保护配置

在分析变电站主变电容器限流电抗器短路故障中，多半是由于设备老化、匝间出现薄弱点等导致[3]。因此，为了能够让变电站始终保持稳定、安全运行，就应提出一些技术性保护应对措施。首先针对设备老化就应及时整改一次设备，对比较常用的布置方式，当主变电容器限流电抗器一旦出现故障，为了能够缩小短路故障切除范围，并降低主变中所承受的短路电流时间，可以在主变低压侧安装总开关，或者在布置上由原来的闸刀与开关之间的限流电抗器将其修改为电容器和开关之间，而针对最后一种布置方式，应及时将限流电抗器位置进行更换。其次，这种限流电抗器在布置中，为了能够尽量降低主变在这过程中所承受的短路故障时间，也可以优化保护配置。另外，在进行主变电容器保护时，可以利用低压侧进行复压过流保护，将其作为主保护，减少限流电抗器切除短路故障时间。

3.2高风险限流电抗器进行全包封喷涂

变电站主变电容器限流电抗器应用过程中，布置位置不同，也会存在高风险限流电抗器，针对这种高风险限流电抗器就应进步全包封喷涂操作。而现阶段部分变电站所使用的限流电抗器也多为同一厂家，正在运行的同一厂家、同一型号限流电抗器一般也是三组，并且针对这三组限流电抗器也在变电站的年度计划中，在年度计划中变电站应注重全包封RTV喷涂，并能够和提供设备的厂家进行协商，对于这些设备能够随时进行更换。针对市场中有些限流电抗器厂家，其设备电抗率也仅仅是百分之十二，这种限流电抗器设备在变电站电力系统运行中没有良好的可靠性，因此在后续使用过程中就应要考虑进行全包封喷涂施工，也是采用RTV进行喷涂。而且在进行全包封喷涂工作前，需要变电站工作人员能够加强设备测温工作，对于一些特殊设备进行巡视检查，避免在喷涂操作过程中出现设备故障问题，影响全包封喷涂施工。

3.3加快限流电抗器短路识别性技术研究

变电站主变电容器限流电抗器短路故障分析中应根据负序谐波谐振而导致的限流电抗器短路故障进行智能识别和研究，并能够让这种技术原理可以快速的应用到保护设备中，加快网试运行，这种技术能够让限流电抗器一旦产生短路故障初期，就可以对短路故障进行精准识别，并确定最终的短路故障位置，进而带来清晰识别、快速、准确判断故障的优势。并且在发现短路故障时，能够第一时间就发出警告，或者及时切断主变电容器中相关电源，避免闸间持续发生故障，缩小故障范围，避免引起火灾等系列问题。另外，在限流电抗器技术研究过程中，应注意优化AVC控制系统，减少在设备使用中无功设备投切频率和次数，降低对变电站中开关设备、限流抗电器设备等带来的一定冲击，让无功设备能够在使用中更加可靠。而且变电站主变电流器限流电抗器能够确保电力系统可以正常运行，大大降低短路电流好容量，因此保障限流电抗器使用中更加稳定、有效，并及时发现技术问题，进行更深的技术研究也十分必要。

总结

   综上所述，变电站设备在日后运行过程中，不仅要检测主变电容器中限流电抗器的性能，也要进行设置优化，降低故障切除时间，并针对高风险限流电抗器进行包封喷涂处理，这样才能确保变电站中电力系统设备能够更加可靠、稳定。同时，在变电站中的检查、维护技术人员应管理好相关设备，定期进行检查、测试，确保这些设备在运行中能够高效进行，避免在实际运行中出现短路故障，影响变电站电力系统正常运转。

参考文献：

[1]唐守智. 浅析化工厂内10 kV电力系统短路电流限制措施[J]. 电世界,2023,64(04):20-25.

[2]李伟琦,周刚,殷军,韩书培,胡陈壮,单福州. 500 kV变电站主变电容器限流电抗器短路故障分析[J]. 电子产品世界,2022,29(05):74-77.

[3]陈少宇,黄文焘,邰能灵,卫卫,陈晔. 基于单端暂态电压的含限流电抗器直流配电网保护方法[J]. 电力系统自动化,2021,45(08):185-193.