吴 喆，骆福权，闫晓斌

（珠海蓝瑞盟电气有限公司，广东 珠海 519000）

0 引 言

目前，变电站向着智能化、一体化的方向发展。电抗器的主要作用为无功补偿、阻尼放电、谐波治理（干式铁心滤波电抗器）和平波稳流等[1]，与电容器共同保证电网的电能质量和无功功率平衡，是电力系统必不可少的部分。干式铁心电抗器具有体积小、损耗低、噪音弱、便于室内安装和运行维护不受天气影响等众多优点。电力系统中，干式铁心电抗器愈发取代空心电抗器。干式铁心电抗器的可靠性对电力系统安全稳定运行的重要性不言而喻，但其也存在散热、监测和保护手段有限等问题，导致全国屡出烧毁事故[2-4]。

1 现场概况及事故过程

2018年2月16日上午8时50分左右，某220kV变电站10kV I段母线1号电容器组出现间隔起火，串联电抗器起火点为A相线圈内壁与铁心之间的区域。上午9时4分49秒，保护过流动作，故障电流为18.76kA。10kV I段母线1号电容器组产品型号为TBBJ10-8010/445AK（其中并联电容器额定电压为电抗器型号为CKSC-962/10-12），于2018年1月6日投运。一次系统如图1所示。

图1 一次系统

检修人员赶到现场发现，电抗器三相进线引线彻底熔断，地面有铝熔渣，三相出线侧引线均未出现明显过流熔断痕迹，如图2、图3所示。

母线电压的后台监控记录显示：2月16日8时59分2秒，A相电压跌落到0.47kV；2月16日9时4分49秒，BC相电压跌落至0.47/0.55kV。查看该时段的保护测控装置SOE文件，2018年1月7日出现多次接地故障告警，但保护未动作（应为10kV单相接地，保护不动作），2018年2月16日8时47分发生接地告警后才出现保护动作。

图2 进线端子

图3 出线端

2 事故分析及论证

故障第一次录波波形如图4所示，时间为2018年2月16日8时55分6.414秒。分析可知，B相发生接地故障，A、C相短路持续半个周波，A、C相间电压相应降低畸变。

图4 故障第一次录波

由第二次故障波形可知（如图5所示，时间为2018年2月16日9时4分55.597秒），三相短路伴随单相接地（有零序电流及电压）持续三个周波。从录波图观察，电弧是不对称燃烧，即半波燃弧，电弧在B、C相间电压正峰值处开始，负峰值处熄灭，持续三个周波。

图5 故障第二次录波

现场的录像视频显示，起火点在A相线圈内壁与铁心区域，而后台监控数据显示，A相的电压先跌落5 min后，B、C相电压跌落。因此，可推断A相先发生单相接地故障，之后B、C相出现相间短路，保护跳闸。综上分析，一方面，A相发生单相短路故障后，电弧不稳定，燃弧过电压引起B、C相接地短路（即B、C相相间短路）；另一方面，燃弧产生的高温（可达数千度）烧损周围的绝缘材料，绝缘材料分解（一般有机材料分解温度不高于400 ℃）产生大量可燃性气体，造成从铁心到线圈的区域产生熊熊烈火[5]。

进一步分析，单相接地故障原因。铁心与线圈之间的绝缘主要依靠空气气隙及环氧树脂。而造成绝缘击穿的条件可能有两方面：（1）故障前出现过电压情况；（2）铁心与线圈之间的绝缘性下降甚至失效（可能是绝缘材料的性能下降，也可能存在异物，将绝缘“短接”）。

查询SOE发现，故障前并未出现过电压报警情况，则故障极可能由第二种情况造成。查看烧毁电抗器的出厂试验及交接试验报告，并抽查现场同批次电抗器进行绝缘试验，结果为绝缘均合格，最近一次巡检记录也表明故障前电抗器的温度正常。综上表明，铁心与线圈间的绝缘材料未受损，造成绝缘性下降甚至失效的原因可能是存在异物，将绝缘“短接”，导致间歇性放电。SOE事件显示事故前发生多次单相接地告警，对现场3号电容器组的串联电抗器进行预防性试验，发现电抗器下铁轭有非电抗器本体的元器件，即废弃焊条和M10螺栓（长约60 mm），极大增加了推论的可能性。

进一步求证，将烧毁电抗器返厂解剖：三相线圈较为完整，A相铁心柱烧毁严重，线圈吊起后半柱倒塌，绝缘桶与柱体烧成一体，B、C两相铁心柱端部烧蚀损坏，柱体整体比较完整；逐片检查散落的硅钢片，未发现残片、裂片和冲孔片的情况；A相铁心柱中发现被烧蚀严重的加厚平垫（图6所示），规格与现场发现的螺栓平垫相同，平垫上粘有灭火粉；A相线圈内壁三分之一部位有一个击穿点（图7所示）；铁心柱烧蚀后，树脂形成海绵式形状，树脂在高温情况下被分解成可燃性物质。

解剖情况验证了上述分析推论的正确性，即铁心与线圈之间绝缘性下降甚至失效的原因是存在异物（加厚垫片、螺栓），将绝缘“短接”，造成长期间歇性放电、击穿，在不稳定的弧光高温下引起相间短路。此外，金属性物件靠近铁心柱位置，涡流损耗造成金属件过热，局部过热损坏临近绝缘材料，进一步加剧事故发展[6]，最终造成烧毁事故。

图6 烧蚀的平垫

3 结 论

基于此次事故的严重性，为杜绝此类事故再次发生，相关部门应积极组织并加强企业与科研高校之间的交流，加快研发电抗器新型有效保护机制，如国内已有教学研机构正在开发新型电抗器匝间保护装置。创新保护机制时，建议采取以下预防性措施[7]：（1）加强电力施工现场管理，施工完毕后再次清查现场，确保安全规范施工，竣工现场整洁无遗物；（2）定期全面检查和清扫现场电抗器，做好相应的预防性试验，特别是绝缘试验；（3）尽可能合理投切各组电容器组（据了解，由于现场负荷少，每次只投1组电容器组，往往自动投切都是投第1组，会造成其他电抗器长期不投运）；（4）尽管是不接地系统，但设备内部不允许间歇性单相接地短路，若发现设备内部出现单相接地短路，应尽快排查原因。

图7 A相线圈击穿点