（云南电网有限责任公司丽江供电局云南丽江674100）
摘要：干式空心电抗器作为保证电网系统运行的重要设备之一，对电网的安全运行发挥着极其重要的作用，其故障与损坏会直接影响电力系统的可靠性，造成巨大的经济损失和负面的社会影响，因此，干式空心电抗器的损坏原因及对策分析至关重要，对于提高电力系统可靠性具有十分重要的现实意义。本文分析了干式空心电抗器的结构特点，总结干式空心电抗器损坏的原因主要包括三个方面，即工艺设计缺陷、局部温升过高和绝缘材料劣化，并有针对性的从设计、工艺、运行过程等方面提出应对策略与措施，能够为保障干式空心电抗器正常运行和提高电力系统运行可靠性提供参考与借鉴。
关键词：干式空心电抗器；损坏原因；对策
1．引言
随着我国电力事业的不断改革与发展，电力系统的规模日益扩大，对电网的安全稳定、供电质量和供电服务提出了更高的要求。干式空心电抗器是重要的的电力设备，对电网的安全可靠运行发挥着极其重要的作用。干式电抗器于20世纪70年代末期首次在我国引进并投入使用，经过近十年的发展，国内逐渐有生产厂家开始引进国外先进技术，进行国产化研究。相对于油浸式、铁心电抗器，干式空心电抗器具有重量轻、噪音低、安装方式灵活以及维护简单等优势，而且拥有良好的适应性和较高的可靠性高，能够实现补偿杂散容性电流、限制短路电流等功能，在电力系统得到广泛的应用[1]。然而，由于没有铁心，干式空心电抗器也存在其固有的缺点，例如电抗器周围的磁场较大、电磁干扰范围较广，而且，实践发现电抗器本身也时常会出现局部电弧放电、绝缘烧损等现象，进而引起设备故障与损坏，使电网运行存在安全隐患，为电力系统带来一定的威胁。
本文通过分析干式空心电抗器的结构特点，分析总结导致干式空心电抗器损坏的主要原因，并有针对性的提出应对策略与措施，为保障干式空心电抗器正常运行和提高电力系统运行可靠性提供一定的参考与借鉴，也具有十分重要的现实意义。
2．干式空心电抗器的结构特点
按照电抗器的结构和采用的冷却介质来划分电抗器的类型，其主要分为干式空心、干式铁心、干式半铁心及油浸式电抗器，其中，干式空心结构的应用最为广泛和普及，尤其是在区间为10kV至35kV电容器组，约有75%的串联电抗器采用干式空心结构[2]。
干式空心电抗器本身主要由多个包封组成，其中，包封的材料多数是采用环氧树脂浸渍过的玻璃纤维，各包封之间用撑条支撑隔开形成散热风道，线圈的上、下端多使用星型架作为绕组的进、出线连接，并用拉纱方式将上下星架进行固定，在每个包封内部，充斥着不同规格的带有股间（匝间）绝缘的铝线，多根铝线以并联的方式紧密绕制，铝线之间通过相互粘接增加绕组的机械强度，而包封的外部则喷涂耐火材料，以满足户外苛刻的运行条件[3]。
3．干式空心电抗器损坏原因分析
干式空心电抗器损坏主要体现在电抗器过热烧损和匝间绝缘损坏，导致这种现象出现的原因包括工艺设计缺陷、局部温度过高、绝缘材料劣化和谐波电流影响四个方面。
3.1工艺设计缺陷
在工艺设计阶段，电抗器设计与材料选择至关重要。在现实设计与生产中，干式空心电抗器通常采用铝线作为载流导线，但是铝线和铜线各有其优势与缺陷，在导线特性方面存在较大的差异，从膨胀率上来看，铝线的膨胀率是铜线的1.43倍，而从抗拉强度上讲，铜线的抗拉强度则是铝线的2.5倍。目前，干式空心电抗器普遍选用铝线作为导线材料，铝线的制造过程中可能会产生起皮、夹渣、毛刺等缺陷，或者在绕制过程中引起铝线损伤，这些都有可能引起运行中断、电抗器损坏。
3.2局部温升过高
干式空心电抗器的长期持续过热运行，不仅会缩短电抗器的使用寿命，更严重的是会引起干式空心电抗器烧损故障。第一，在所有并联支路中，一旦某个支路出现由于少匝、匝间绝缘不良等原因导致的阻抗偏低，与其它支路相比，这个支路将会承受更大的电流，进而会造成局部温度升高。第二，由于干式空心电抗器具有电磁干扰范围较广、周围金属容易产生涡流的缺点，如果电抗器周围存在由金属部件形成的闭合回路（如接地网），就会加剧局部过热。第三、电抗器包封之间的风道也会对温度产生影响，如果风道太窄或者异物堵塞风道，均会降低散热效果，而这会造成局部温升过高。
3.3绝缘材料劣化
干式电抗器绝缘材料劣化也是电抗器损坏的重要原因，主要表现在绝缘材料开裂和进水受潮。绝缘材料劣化一方面是因为绝缘材料长期处于户外紫外线、高温、潮气环境下，这会引起绝缘材料的脆化、劣化、老化，使绝缘材料逐渐失去其原有的机械性能和绝缘性能。另一方面，导线材料与绝缘材料的膨胀系数不一致也会导致绝缘材料劣化。导线在电抗器绕制过程中需要承受一定的拉紧力，在绕制完成后经过固化成型，整个电抗器结构呈现出硬而脆的状态，一旦电抗器投入使用，运行时导线会发热产生热胀，停电后又会冷却收缩。如果导线材料与绝缘材料的膨胀系数不一致，在干式空心电抗器频繁的投切过程中，不仅易引发导线疲劳、导线断裂，还会造成包封开裂、线圈进水受潮，进而导致匝间绝缘故障，引起电抗器损坏。
4．防范措施与对策
根据以上对干式空心电抗器损坏原因的分析，提出以下几点防范措施与策略。
4.1改善工艺设计
改善干式空心电抗器的工艺设计是从源头上控制设备的质量，是保障干式空心电抗器运行质量和使用寿命的一项重要工作。在干式空心电抗器设计与制造过程中，第一，干式空心电抗器的设计应综合考虑电磁参数、温升和机械强度等因素；第二，改善工艺条件，提升工艺水平，提高人员素质，避免导线夹渣、毛刺、焊接质量不良等现象的发生；第三，合理设计干式空心电抗器的温升水平，针对现场情况选取合适的温升裕度，从根本上杜绝电抗器损坏发生；第四，目前湿法绕制是干式空心电抗器普遍采用的绕制方式，对环境的温度、湿度具有较高的要求，一旦出现控制不严，极易出现吸潮和带入杂质的状况，因此，必须加强工艺控制。
4.2控制电抗器温升
干式空心电抗器最突出的问题就是局部温升过高，合理控制电抗器温升至关重要。第一，干式空心电抗器各支路间的阻抗平衡是保证电流平衡、温度均匀分布部的关键，因此，必须重点监督电抗器温升试验与匝间绝缘试验，控制各支路之间的抗阻平衡，提高各包封层热点温升的均匀性。第二，改善电抗器上部引线与线圈的密封环境，改善其散热性能。第三，避免异物阻塞风道等现象的发生，保证包封之间的风道畅通，维持良好的散热条件，有效控制电抗器温升。
4.3合理选取绝缘材料
通过绝缘材料的合理选取来提高电抗器的可靠性，延长电抗器的使用寿命。干式空心电抗器主要涉及两种材料，即导线和包封绝缘材料，干式空心电抗器要求绝缘材料具有一定的热胀冷缩特性，应保证所选取材料的蠕变特性较强、抗拉强度较高，而且导线材料与绝缘材料的膨胀系数须一致。一般情况下，选用铝线的效果要优于铜线，因为相对铝线而言，铜线的膨胀系数与绝缘材料的膨胀系数相差较大，一旦采用铜线作为导线，开裂的风险较大。
5．总结
干式空心电抗器直接关系到电力系统的安全可靠运行，干式空心电抗器的工艺缺陷、温升过高、绝缘材料劣化等问题的产生，会影响电抗器的使用寿命，存在安全隐患，甚至造成电抗器损坏。通过对干式空心电抗器的损坏原因及其影响因素进行分析，并有针对性的提出措施与策略，为提高电力系统运行可靠性提供参考与借鉴。
参考文献：
[1]王丽君，刘卓.干式空心串联电抗器耐受短路电流能力计算[J].电力电容器与无功补偿，2014，35（4）：44-48.
[2]李飞舟，向莉，刘全峰，等.避免户外干式空心电抗器发生故障的措施[J].电力电容器与无功补偿，2013，34（2）：58-61.
[3]王贵山，李应宏，杨盛杰，等.干式空心电抗器故障及运维策略分析[J].电力电容器与无功补偿，2015，36（6）：82-85.