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1、 干式电抗器绕组直流电阻不平衡率与导线断股情况分析 沈 映 （云南电网公司红河供电局，云南 蒙自 661100）摘要本文从电抗器的结构、绕制电抗器所用导线根数及导线截面积等因素出发，阐述了绕制电抗器所用导线根数的不同，断股后其对直流电阻不平衡率的影响也各不相同的理论，并将这一理论应用到实际工作中。同时推导出电抗器断股后其直流电阻不平衡率的上限计算公式，在实践中，这一理论得到了检验，从而提高了通过试验值来判断电抗器运行状态的准确性。关键词 电抗器；导线根数；直流电阻；不平衡率；规程规定 abstract This article from the reactor structure,wire r
2、oot number and wire section area,expounds the theories that the influence of the unbalance rate of Dc resistance is different with the difference of the number of reactor wire roots after the reactor is broken,and the theory was applied to practical work.At the same time,a formula on the upper unbal
3、ance rate of Dc resistance after the reactor broken was deduced.In practice,this theory was tested.By applying this formula,the judging accuracy on the running state of the reactor was improved.key words reactor；wire root number；Dc resistance；unbalance rate；Regulations sets1、前言电抗器作为无功补偿的手段，在电力系统中是不可
4、缺少的。并联电抗器是并联连接在系统上的电抗器，主要用以补偿电容电流。在超高压远距离输电系统中，通常将其安装在变压器的三次线圈上，用以补偿长距离输电线路的电容性充电电流，防止系统出现线端电压升高，降低系统操作过电压，抑制电网谐振过电压等众多功能，从而维持系统电压稳定，提高系统的传输能力和效率。目前，随着并联电抗器的普遍应用，其存在的问题也不断暴露出来。2010年以来，在某电网公司中应用的45台35kV干式并联电抗器，共发生了4次烧损故障，这不仅暴露了该系列产品在设计、制造工艺和质量控制方面存在问题，同时也给我们提出了要确保并联电抗器安全运行必须采取新的措施和更加有效的试验判断标准。2、干式电抗器
5、的结构目前广泛应用的干式电抗器，其绕组选用小截面圆导线多股平行绕制，制成多层同心式筒形线圈，每根导线表面都用多层绝缘性能良好的聚酯薄膜进行半叠绕包，所有导线引出线全部用氩弧焊焊接在机械强度高的铝质星形接线架的星形接线臂上，由于其采用并联平行绕制技术，使电抗器绕组只承受匝间电位差可在户外安全可靠运行。干式空心并联电抗器由于采用多层线圈并联，这样，其导线的并联根数少则几十、多则上百,如此可把其等效为N个不同阻值的电阻并联，其等效电路如图一所示。依据电抗器等效电路所示，导线断股必然会改变原有的线圈直流电阻值。3、线圈所用导线根数的确定1、厂家直接提供绕制电抗器线圈所用导线根数2、依据绕制电抗器所用导
6、线截面积进行估算根据电抗器生产厂家提供的导线截面积参数和导线截面积与载流量的关系，并考虑到电抗器运行时的高温及其它一些关系，在知道导线截面的情况下，给出一个简单并联导线根数N的估算式： （公式一）其中，IN-电抗器的额定电流（A）；S-绕制电抗器所用铝导线的平均截面积4、所用导线根数与不平衡率的关系：目前电抗器判断标准中要求，三相电抗器绕组直流电阻值相互间差值不应大于三相平均值的2%。假设绕制电抗器线圈所用的每根绝缘圆铝导线的电阻相等，均为R。两根导线并联后其阻值为R/2,三根导线并联后其阻值为R/3，四根导线并联后其阻值为R/4，依此类推，100根导线并联后其阻值为R/100。当有其中一根导
7、线断裂时，如A相，其阻值变为R/99，而B、C相阻值仍为R/100。此时的三相不平衡率可由下式近似求出：若电抗器由N根导线并联而成，当其中的一相断线一根，其不平衡率可近似由下式求出：若其中的一相断线两根，其不平衡率可近似由下式计算得出：依次类推，当其中一相断线X根后，其不平衡率可近似由下式计算得出： （公式二）按（公式二）推算，假若电抗器的线圈用100根导线并联绕成，如果其中一相2根导线断裂，则该电抗器的不平衡率为：假若电抗器的线圈用200根导线并联绕成，如果其中一相2根导线断裂，则该电抗器的不平衡率为：假若电抗器的线圈用200根导线并联绕成，其不平衡率要达到2%，导线断线的根数为：即不平衡率
8、达到2%时，已经断线4根。按（公式二）推算，假若电抗器的线圈用50根导线并联绕成，如果A相1根导线断裂，则该电抗器的不平衡率为：由此可见，同是2%的不平衡率判断标准,反映电抗器线圈的断线根数却不相同，见下表一所示：表 一序号线圈根数三相绕组直流电阻值不平衡率反映的线圈断股根数备 注1502%(2.04%)121002%(2.04%)232002%(2.04%)45、直流电阻值不平衡率和线圈断股推算的实际应用效果5.1导线根数低于50的电抗器验证情况某局110kV星河变电站#2电容器组串联电抗器，型号为CKDGKL-10-160/831-12W ，系统电压10kV，额定电流IN=192.5A，所
9、用铝导线截面积:2.5mm2，每相电抗器根数为22根。1、电抗器导线根数的确定依据（公式一）推算的该电抗器所用铝导线的根数为：N= IN /(3.6S)= 192.5 /(3.62.5)= 192.5 /9=21.39（根）,21.39根与实际每相电抗器的22根是吻合的。2、电抗器不平衡率与导线断线根数的比较理论推算导线断股数对不平衡率的影响情况。依据（公式二）可推算出该电抗器导线断线1股时的不平衡率为：不平衡率的实测与应用:2010年08月23日，对110kV星河变#2电容器组串联电抗器试验时发现其实测直流电阻分别为：A相62.51 m；B相61.53 m；C相63.10 m；不平衡率为2.
10、552%。超过电气装置安装工程 电气设备交接试验标准（GB 50150-2006）中“三相电抗器绕组直流电阻值相互间差值不应大于三相平均值的2%”的要求。其不平衡率虽然超过了2%的标准要求，但远小于4.76%，初步结论为“电抗器正常”，但为了进一步验证所下结论的可靠性，仍然对电抗器进行了全面仔细的检查，确实没发现断股现象。5.2导线根数高于100的电抗器验证情况某局500kV变电站并联电抗器, 型号为BKGKL-20000/33.5W，系统电压33.5kV，额定电流IN=1034A，所用铝导线截面积: 2.5mm2，每相电抗器根数为115根。1、电抗器导线根数的确定依据（公式1）推算的该电抗器
11、所用铝导线的根数为：N= IN /(3.6S)= 1034 /(3.62.5)=1034 /9=114.8（根）,114.8根与实际每相电抗器的115根是吻合的。2、电抗器不平衡率与导线断线根数的比较理论推算导线断股数对不平衡率的影响情况。依据（公式2）可推算出该电抗器导线断线1根时的不平衡率为：该电抗器导线断线2根时的不平衡率为：3、不平衡率的实测值与理论推算值的比较和应用。该局近几年对500kV变电站相关电抗器直流电阻进行了测试，初步判断和实际情况如下：1）2008年10月12日，对35kV#1-2L电抗器试验时发现，其实测直流电阻分别为：A相34.98 m；B相35.40m；C相34.8
12、2m；不平衡率为1.655%。其不平衡率1.655%小于2%的标准，但大于0.88%的理论推算值，初步结论为“存在导线断股”，经实际检查发现B相电抗器断线2股；2）2008年10月18日，对35kV#2-1L电抗器试验时发现，其实测直流电阻分别为：A相36.63m；B相36.75m；C相36.53m；不平衡率为0.60%。其不平衡率0.60%小于2%的标准，同时小于0.88%的理论推算值，初步结论为“电抗器无异常”，经实际检查确实未发现电抗器断股；3）2010年04月28日，对35kV#2-1L电抗器试验时发现，其实测直流电阻分别为：A相36.45m；B相36.57m；C相36.17m；不平衡
13、率为1.10%。其不平衡率1.10%小于2%的标准，但处于0.88%和1.77%的理论推算值之间，初步结论为“存在导线断股”，经实际检查发现A、B相各断线1股；4）2010年04月28日，对35kV#2-2L电抗器试验时发现，其实测直流电阻分别为：A相36.83m；B相36.24m；C相36.22m；不平衡率为1.67%。其不平衡率1.67%小于2%的标准，但大于0.88%的理论推算值，初步结论为“存在导线断股”，经实际检查发现A相各断线2股；5) 2011年06月29日，对35kV#1-2L电抗器试验时发现，其实测直流电阻分别为：A相35.57m；B相35.93m；C相35.49m；不平衡率
14、为1.24%。其不平衡率1.24%小于2%的标准，但大于0.88%的理论推算值，初步结论为“存在导线断股”，经实际检查发现B相各断线1股；6) 2011年06月15日，对35kV#2-2L电抗器试验时发现，其实测直流电阻分别为：A相37.07m；B相37.03m；C相36.75m；不平衡率为0.87%。其不平衡率0.87%小于2%的标准，但接近于0.88%的理论推算值，初步结论为“存在导线断股”，经实际检查发现A、B相各断线1根；6、结论和建议6.1结论通过上述分析可知，“三相电抗器绕组直流电阻值相互间差值（不平衡率）不应大于三相平均值的2%”的标准要求，是用来判断影响电抗器安全运行的极限断股
15、情况。实际上，在考虑到上次实测直流电阻不平衡率的影响的条件下，只要发现实测的不平衡率与按（公式二）推算出的不平衡率不一样或超过其线圈断线1根产生的不平衡率时，必须查实断线位置并及时处理，确保电抗器安全运行。在实际工作中，对电抗器的核心关注点不是其不平衡率是否超过2%，而是确保其线圈不断线。6.2建议1、在电力设备预防性试验规程Q/CSG114002-2011 中的“5.6 干式电抗器、阻波器及干式消弧线圈”中增加直流电阻测试项目；2、要求各电抗器生产厂家提供的技术文件中，必须提供绕制电抗器线圈所用导线的根数和导线平均截面积，并将其作为设备台帐的基本信息给予记录。参考文献1、电抗器GB 10229-19882、电力工程设计手册3、电力设备预防性试验规程
