马豫鲁 曹梦超 赵宽

摘要：科学技术的发展迅速，我国的高压电力行业建设的发展也有了很大的改善。高压电抗器箱沿螺栓过热是威胁电抗器安全运行的因素之一。本文分析了引起电抗器箱沿螺栓过热问题的可能原因，通过对某海上风电场海上升压站电抗器箱沿螺栓过热实例的分析，正确判断出螺栓过热的原因并提出有效的解决方案，消除了螺栓过热的问题，最后总结了类似变压器、电抗器箱沿螺栓过热问题的处理方法。

关键词：高压电抗器箱沿螺栓;过热问题分析;处理

引言

线路并联电抗器可以补偿线路的容性充电电流，限制系统电压升高和操作过电压的产生，是交流线路不可缺少的设备。作为大型充油设备，其内部气体含量可作为日常巡视的重要内容，当发现气体含量升高时应及时进行检查处理，必要时进行停电解体，寻找故障点。

1过电压产生机理分析

真空断路器在开断感性负载时，电网状态的变化导致系统内部电容和电感间的电磁能量相互转换，造成振荡，产生操作过电压。当电弧电流小，断路器灭弧能力强，强制熄弧时，则会产生截流过电压。同时真空断路器开断过程中，触头两端的恢复电压为母线侧工频电压和负载侧高频振荡电压叠加形成，若断路器介质动态绝缘强度不足会导致断路器再次击穿，上述过程在开断过程中反复发生，多次电弧重燃会造成电压级升，会在断路器触头两端叠加产生极高的恢复过电压，即重燃过电压。真空断路器在进行开断动作时，若断口处绝缘强度回复能力低于断口处工频额定电压与截流过电压的电压差，就会在断口处发生击穿造成电弧重燃，此时QF相当于闭合状态，电路中Lt，Ct，Cs构成震荡电路，在母线侧产生过电压。通过以上分析可以得出以下结论：1）相对于截流过电压而言，重燃过电压的频率更高、陡度更大，且会造成母线侧过电压，具有更大的危害性。2）通过式（1）可知，若该母线上出线间隔较多，线路对地等效电容Cs较大时，对于过电压会起到明显的抑制作用。3）难以持续燃弧的小电流回路在开断过程中易发生多次重燃，形成多次重燃过电压，对回路中的电力设备带来极大的危害。

2并聯电抗器合闸过程分析

2.1熔断器特性

当电路中的电流超过规定值一段时间后，熔断器因自身发热达一定温度，使熔体熔化，从而使电路断开。该特性为安秒特性，为动作电流和动作时间特性，也叫反时延特性，即：过载电流小时，熔断时间长;过载电流大时，熔断时间短。从焦耳定律可知，Q=I2·R·t。在串联回路里，熔断器的电阻值不变，发热量与电流的平方成正比，与发热时间t成正比。也就是说，当电流较大时，熔体熔断所需用的时间较短;而电流较小时，熔体熔断所需用的时间较长。在小于特定电流时，熔体热量积累的速度小于热量扩散的速度，温度不会上升到熔体熔点，熔断器就不会熔断，此为熔断器的最小熔断电流。所以，在一定过载电流范围内，当电流及时恢复正常时，热量并未累积至使熔体到达熔点，故熔断器不会熔断，可继续使用。一般定义熔断器熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数，常用熔断器熔体的熔化系数大于1.25，也就是说，额定电流为10A的熔体在电流12.5A以下时不会熔断。从安秒特性可以看出，熔断器特性与电压无关。在经过最小熔断电流值时，熔断器动作时间将趋于无穷大。在上述实际试验情况下发生熔断器动作时，限流熔断器动作时间均小于2s。因此，考虑是瞬时电流超出熔断器最小熔断电流，导致短时间大范围熔断器动作。限流熔断器动作的原因，一般考虑为过电流。但在以上情况下，单台干式电抗负载与多台并联干式电抗负载相比，考虑到实际使用时，合闸暂态过程中各支路接触器合闸时间因通信和各元器件的细微差别，合闸时间不会在同一瞬间。因此，应该考虑非理想情况下，多台并联干式电抗负载合闸的分散性造成的影响，导致瞬间涌流时间超出，导致熔断器动作。

2.2电抗器合闸涌流

电抗器投入系统运行的瞬间，因为电感线圈电流不能突变，就要承受合闸涌流的冲击。在发生合闸涌流时电压降低，电流会超过额定值，然后慢慢恢复成正常运行状态。而在该试验中，多台并联电抗器合闸时，不同断路器合闸时间具有分散性，在合闸瞬间，出现涌流的时间不会完全一致，加长了熔断器超出最小熔断电流的时间，从而发生熔断。

3故障处理

为了解决箱沿螺栓发热的问题，首先将发热较为严重的这两个箱沿螺栓拆除，对螺孔附近箱盖上的油漆进行清理打磨，然后在箱沿上下跨接一根60mm×6mm的铜排，同时将垫片1更换为绝缘垫片，将垫片2更换为导电率较高的铜垫片，实现将油箱上、下沿短接的效果，使电流从短接铜排流过。利用钳形电流表分别测量流过1号螺栓短接铜排的电流是14A，流过2号螺栓短接铜排的电流是39A。经过大约12h的观察后再次利用红外测试仪对这两个箱沿螺栓的温度进行测量，发现2号螺栓的温度已经和其他螺栓的温度接近，大约50℃。而1号螺栓的温度仍然较高，大约93℃。由此可见在增加短接铜排及更换垫片之后2号螺栓温度过高的问题已经解决，1号螺栓温度仍然过高。观察后发现，1号螺栓距离电抗器B相较近，可能是B相引线漏磁产生涡流导致1号螺栓过热。用同样大小规格的反磁钢螺栓替代温度过高的1号螺栓，经过大约12h的观察后再次利用红外测试仪对1号螺栓的温度进行测量，其温度下降至63.2℃左右。由此可见，1号螺栓内感应出较大的涡流造成螺栓过热，更换成反磁钢螺栓后，使穿过箱沿螺栓的漏磁通的大小和分布发生了变化，温度下降比较明显。停电检修时，将整个电抗器的箱沿螺栓通过力矩扳手整体紧固，使得漏磁经过油箱形成闭合回路后产生的电流均匀地从每个箱沿螺栓流过。电抗器带电后再次利用红外测试仪对所有箱沿螺栓的温度进行测量，温度显示基本在49～52℃左右。

结语

将因短路电流引起过热的螺栓与箱沿绝缘，用导电率较高的铜排、铜导线或者硅钢片将其短路或者接地，使短路电流通过铜排或者铜导线流过。类似的方法还包括在温度较高的箱沿螺栓外侧焊接导流件。

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