1　并聯(lián)電抗器的基本結(jié)構(gòu)及形式　　
　　當(dāng)前使用的電抗器主要有殼式電抗器和芯式電抗器2種形式。我省目前使用的電抗器都為芯式電抗器，并且國內(nèi)生產(chǎn)的高電壓大容量電抗器是以芯式結(jié)構(gòu)為主。在布置方式上，分為三相和單相，一般情況下，三相消耗的原材料和成本比單相少，因此，低電壓等級的電抗器一般采用三相形式。高電壓的電抗器由于在三相形式時磁路相互關(guān)聯(lián)，零序阻抗可能比正序阻抗小一些。單相重合閘時，一相斷開后另外兩相的磁通也有一部分通過斷開鐵芯，從而在斷開相的線圈中感應(yīng)一個電壓，使故障電流增大，不利于熄弧，因此其絕緣要求高，相間的絕緣問題就相對突出，所以500 kV以上的電抗器大多數(shù)采用單相結(jié)構(gòu)。

2　電抗器的常見故障及判斷　　
　　通常情況下，電抗器除與變壓器具有相同的絕緣問題外，還存在振動和局部過熱的問題。國內(nèi)產(chǎn)品中，西安變壓器廠引進(jìn)法國ALSTHOM技術(shù)，經(jīng)過消化吸收并在西安交通大學(xué)等大專院校的幫助下，已基本解決局部過熱問題。沈陽變壓器廠則由于剛開始制造500 kV電抗器，暫時還沒有成熟的運行經(jīng)驗。近年來各省發(fā)現(xiàn)的220 kV及以上電抗器事故及故障情況基本上可以分成如下幾類：
2．1　油色譜分析異常
　　通過對電抗器進(jìn)行油色譜分析，發(fā)現(xiàn)了許多早期故障及事故隱患，對預(yù)防電抗器事故起了重要作用。導(dǎo)致油中產(chǎn)生氣體的原因為局部過熱（鐵芯，繞組，引線聯(lián)結(jié)點，夾件等）、局部放電和電�。ㄈ缭鸭�及層間短路，沿面放電及磁閉合回路等）。這些現(xiàn)象均可引起油和固體絕緣的裂解，從而產(chǎn)生氣體。產(chǎn)生的氣體主要有烴類氣體（甲烷，乙烷，乙烯，乙炔等）、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等。應(yīng)用氣體色譜分析法判斷電抗器內(nèi)部故障方法如下。
2．1．1　將色譜分析結(jié)果的幾項主要指標(biāo)與正常值進(jìn)行比較，按產(chǎn)氣速率進(jìn)行判斷，當(dāng)總烴含量較高時，當(dāng)相對產(chǎn)氣速率大于每月10％時可判斷為電抗器內(nèi)部存在異常；當(dāng)總烴的絕對產(chǎn)氣速率大于0．25mL／h（開放式）和0．5 mL／h（全密封）時，可判斷電抗器存在故障；
2．1．2　按一氧化碳和二氧化碳的指標(biāo)進(jìn)行判斷。CO和CO2是反映纖維絕緣材料分解產(chǎn)生的特征氣體，但這2個指標(biāo)的分散性大。因此，根據(jù)IEC導(dǎo)則等資料認(rèn)為：當(dāng)CO2／CO大于11或小于3時，可能存在內(nèi)部固體絕緣材料老化故障，國內(nèi)資料及經(jīng)驗認(rèn)為CO2／CO大于2時，則有可能存在異常情況。
2．1．3　三比值法和特征氣體法對判斷故障性質(zhì)的應(yīng)用。三比值法可以較準(zhǔn)確判斷出潛伏性故障，同時可以顯示并發(fā)性的故障。而特征氣體法卻只能判斷出故障性質(zhì)，要對故障性質(zhì)作深層次的探討，定出故障源的溫度及作定性分析，則必須采用三比值法。
2．2　油介損值上升較快，過濾處理后無效果

　　從全國統(tǒng)計的電抗器故障資料看，出現(xiàn)該類問題的產(chǎn)品主要集中在個別廠家。造成這種情況的原因首先是油質(zhì)量存在問題，其次是電抗器存在的過熱現(xiàn)象沒有解決好。如湖南省500 kV站進(jìn)口的9臺意大利ABB公司ANSALDO產(chǎn)品，瑞典ASEA的個別產(chǎn)品，均不同程度的存在該類問題，進(jìn)行多次處理后還存在介損增高的現(xiàn)象。
2．3　振動噪音異常
　　引起振動的主要原因是磁回路有故障和制造時鐵芯未壓緊或夾件松動。此外，器身固定、安裝質(zhì)量等均可造成振動和噪音異常。如湖南省500 kV民豐變自投運以來，三相電抗器一直存在該類問題，使A相電抗器局部振動超過130μm，噪聲異常，1997年進(jìn)行吊罩檢查時發(fā)現(xiàn)并消除了6個固定器身螺栓松動的缺陷，處理后振動減小。
2．4　匝間短路，電抗器燒毀
　　1998年的湖南電抗器事故、1993年11月和1994年12月的安徽電抗器事故和山東電力公司的電抗器事故均屬電抗器匝間短路事故。分析其原因，主要是設(shè)計和制造存在先天缺陷，尤其是局部過熱問題沒有解決好，連續(xù)發(fā)生的幾起事故均系同一廠家，并且均系1992、1995年的產(chǎn)品。
2．5　過熱性故障
　　意大利ABB公司、法國ALSTHON、加拿大ASEA、瑞典ASEA及西安變壓器廠產(chǎn)品，均不同程度的出現(xiàn)過該類故障。湖南省9臺500 kV電抗器在運行初期均發(fā)生過由于過熱性故障而引起溫度過高的問題，經(jīng)處理，現(xiàn)基本得到控制。
2．6　磁回路故障引起內(nèi)部放電
　　磁回路出現(xiàn)故障的原因是多方面的，如漏磁通的過于集中引起局部過熱，鐵芯接地引起環(huán)流和鐵芯與夾件間的絕緣破壞，接地片的松動與熔斷導(dǎo)致懸浮放電及地腳絕緣故障等。如加拿大ASEA公司生產(chǎn)的電抗器在遼寧發(fā)生了器身鐵軛定位裝置放電；法國ALSTHOM生產(chǎn)的電抗器在湖北雙河變發(fā)生了由于中間芯柱端部因漏磁在均壓環(huán)銅管上產(chǎn)生環(huán)流發(fā)熱；湖南省在崗市變安裝的220 kV電抗器，在投運30 h后就發(fā)現(xiàn)有乙炔產(chǎn)生，故障原因是由于下夾件與地腳之間的絕緣損壞，形成閉合磁通回路，運行時燒斷接地聯(lián)線，從而產(chǎn)生放電故障。

3　電抗器故障分析及處理
3．1　崗市變220 kV電抗器故障

3．1．1　故障情況及分析
　　湖南500 kV崗市變電站的220 kV并聯(lián)電抗器系國內(nèi)生產(chǎn)，該電抗器由公路運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場，于1999年9月15日安裝后投入運行，1999年9月16日21時取油樣分析時發(fā)現(xiàn)C相總烴超標(biāo)，乙炔為28μg／L。具體數(shù)據(jù)見表1。

　　根據(jù)油色譜分析結(jié)果，A，B相運行正常，C相油色譜異常，說明其內(nèi)部發(fā)生了故障。1999年9月17日19時將電抗器退出運行，18日復(fù)取油樣分析，C相總烴為1 597μL／L，乙炔為25μL／L。從數(shù)據(jù)來看，故障發(fā)生后已基本穩(wěn)定，特征氣體有擴(kuò)散現(xiàn)象，用三比值法進(jìn)行判定故障性質(zhì)，三比值為0∶2∶2。事故的性質(zhì)可以斷定為高于700℃高溫范圍內(nèi)的熱故障，從產(chǎn)氣的情況來看，說明事故發(fā)生的部位不在電抗器線圈及固體絕緣上，CO，CO2含量不高，而甲烷，乙烯含量較高，說明應(yīng)該先發(fā)生了高溫過熱，接著再發(fā)生低能量的放電。綜合分析認(rèn)為屬裸金屬局部高溫?zé)峁收希瑴囟仍?00℃以上。
　　為了更加清楚的了解事故原因，于1999年9月21日對C相進(jìn)行了事故后的高壓試驗，試驗項目如下：
　　a．線圈絕緣電阻及吸收比，極化指數(shù)測量；
　　b．鐵芯、夾件對線圈及地的絕緣電阻和吸收比；
　　c．油耐壓及本體介損電容量的測試；

　　d．線圈直流電阻的測量；
　　e．繞組連同套管的泄漏電流試驗，交流耐壓試驗；
　　f．阻抗測量。
　　所有試驗結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)，這進(jìn)一步表明油色譜分析有一定的準(zhǔn)確性。據(jù)此分析，發(fā)生故障的原因可能是磁路所引起。根據(jù)電抗器磁路的結(jié)構(gòu)，可能發(fā)生故障的原因是：其一是鐵芯硅鋼片形成橋接回路，安裝過程中遺留物或毛刺及硅鋼片片間絕緣損壞；其二是鐵芯地腳接地引線與支承件構(gòu)成閉合小環(huán)路產(chǎn)生電流；其三是鐵芯下夾件與支承件之間的連接螺栓絕緣損壞，通過支承件的接地引線構(gòu)成一閉合主磁通通過的閉合回路，在通電后產(chǎn)生大電流引起高溫過熱，進(jìn)而燒斷接地引線并產(chǎn)生低能量的放電。
　　電抗器運抵現(xiàn)場時，發(fā)現(xiàn)未安裝沖擊記錄儀，上下連接螺栓部分嚴(yán)重傾斜變形，吊罩檢查時又發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)引線支架已散落，表明運輸過程中電抗器受到了強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊。解開接地引線搖測支承座與鐵芯下夾件的絕緣是良好的。從鐵芯在下油箱的位置來看，電抗器已不在中心位置上，從尾端看，已明顯可見向尾端及尾端左側(cè)移動�；�于試驗情況和上述分析，發(fā)生故障的原因極有可能屬于第3種情況，因此決定進(jìn)行現(xiàn)場吊罩檢查處理。
3．1．2　電抗器的事故原因
　　a．運輸原因。根據(jù)現(xiàn)場檢查的情況，造成在投運初期出現(xiàn)故障的原因是由于電抗器在運輸過程中受機(jī)械沖擊使地腳螺栓的絕緣損壞。電抗器由汽車運輸?shù)浆F(xiàn)場時，上下油箱的連接螺栓有一部分已嚴(yán)重傾斜，吊罩后檢查時，高壓引線支架已散落，鐵芯已發(fā)生位移。
　　b．安裝過程中的吊芯檢查工作不細(xì)致。
　　廠家到現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)的人員經(jīng)驗欠缺，當(dāng)?shù)跽趾蟀l(fā)現(xiàn)問題時，廠家技術(shù)人員認(rèn)為鐵芯位移是正�，F(xiàn)象，而非強(qiáng)沖擊造成。高壓引線受損則是裝配時螺栓緊固不良所造成。
　　現(xiàn)場吊罩時，如果不解開接地引線，測試鐵芯和夾件的絕緣不能發(fā)現(xiàn)螺栓絕緣的破壞。因此，檢查時應(yīng)先解開所有接地連接引線再測試各部分絕緣，才能發(fā)現(xiàn)故障。但測試得到的各項數(shù)據(jù)均正常，這是因為下夾件與支承座的螺栓與孔之間有間隙，即使絕緣有問題也測試不出來。要真正發(fā)出絕緣缺陷，必須將接地圍屏解開，擰出螺栓，取出絕緣筒。

　　投運時所做的沖擊試驗加劇了故障的發(fā)展。新電抗器做沖擊試驗時，因振動較大，加劇了原有缺陷絕緣的進(jìn)一步破壞。地腳螺栓將下夾件與支承座接通，通過接地連線構(gòu)成閉合回路，通電時由于有磁通通過而產(chǎn)生電流。從磁回路的結(jié)構(gòu)看，該閉合回路所通過的磁通為主磁通的一半，通電初期，其接地引線由于承受的電流過大，先產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，接著發(fā)生低能量的放電，將引線燒斷。引線燒斷后故障消除，此時接地螺栓相當(dāng)于接地引線。再次進(jìn)行色譜分析時已無氣體的增長。事實上，沖擊試驗后取油樣分析就可以發(fā)現(xiàn)色譜異常。
3．1．3　電抗器故障的處理
　　吊罩前對電抗器進(jìn)行了檢查，其結(jié)果為：線圈對地絕緣15 min為1 200 MΩ，60 min為2 300 MΩ，10 s為6×104 MΩ；直流電阻為625．3Ω，線圈溫度為41℃；夾件對地絕緣2 000 MΩ；鐵芯對地絕緣3 000 MΩ。吊罩時發(fā)現(xiàn)：
　　a．從低壓側(cè)看左邊下夾件與底腳支承座螺栓處的接地連線燒斷；
　　b．鐵芯下夾件與支承座的絕緣電阻為零；

　　c．從高壓側(cè)看，右邊下夾件與支承座螺栓絕緣筒已破裂，左邊螺栓絕緣筒輕度受擠壓磨損，從低壓側(cè)看右邊下夾件與支承座螺栓絕緣筒嚴(yán)重受損并開裂，左邊螺栓絕緣筒較好；
　　d．支承座與下部油箱連接固定的4個地腳螺栓有松動現(xiàn)象；
　　e．鐵芯及線圈向低壓側(cè)移動，已明顯不在中心位置上；
　　f．上夾件與下夾件的連接螺栓有松動。

　　根據(jù)檢查情況，對電抗器采取了如下處理措施：
　　a．將4個連接螺栓上部的螺紋車削掉，取消原絕緣筒，改用絕緣皺紋紙進(jìn)行包絕緣。
　　b．將4個螺紋孔內(nèi)由于運輸沖撞而遺留的雜屑及影響絕緣的物質(zhì)徹底清理干凈，以確保其絕緣符合要求。
　　c．將鐵芯恢復(fù)到原來位置上，恢復(fù)過程中應(yīng)保護(hù)鐵芯的絕緣不受損壞。并檢查所有的緊固螺栓并一一擰緊。
　　d．清理箱底雜物并反復(fù)沖洗箱底夾件及鐵芯處。
3．2　民豐500 kV電抗器事故

3．2．1　事故情況
　　1998年10月29日，湖南省民豐500 kV變電站五民線B相電抗器燒毀。事故時氣候正常，系統(tǒng)穩(wěn)定且無操作。該電抗器系意大利ABB公司制造，1995年投入運行。事故后將該電抗器吊罩檢查發(fā)現(xiàn)：故障點緊靠在高壓側(cè)右邊上夾件角環(huán)處第1至第7餅線圈共燒斷120匝；線圈上分支有部分變形，線圈外有3層圍屏，出現(xiàn)多處撕裂。此次事故導(dǎo)致湖南500 kV電網(wǎng)解環(huán)運行，五民線退出運行。
3．2．2　事故原因分析
　　事故前的10月27日，油色譜分析結(jié)果正常，變電站運行記錄也表明電抗的運行情況無異常。分析事故發(fā)生的直接原因是電抗器結(jié)構(gòu)設(shè)計存在先天性缺陷，理由如下：
　　a．故障點處漏磁場相對集中，熱源豐富；它又是熱油的交會處，油溫升相對較高。設(shè)計散熱措施并沒有考慮這2方面的影響，相反，因為圍屏的作用，此處很容易形成油流死角，在局部過熱作用下，導(dǎo)致匝間絕緣水平下降，正常電壓作用下，匝間閃絡(luò)并發(fā)展為層間短路。
　　b．該公司生產(chǎn)的同類型電抗器在中國已先后燒毀6臺，且均是在投運時間不長的情況下發(fā)生的突發(fā)性事故。其中3臺與該電抗器損壞部位很相似。

　　c．事故前無任何跡象表明電抗器有故障存在，因此，事故的發(fā)生是偶然而且迅速的，也就無法采取預(yù)防措施來避免事故的發(fā)生。

4　預(yù)防電抗器事故的措施
4．1　針對電抗器油老化問題，應(yīng)加抗氧化劑T501。

4．2　根據(jù)電抗器的溫升情況，對過熱現(xiàn)象較明顯的電抗器加裝冷卻風(fēng)扇。
4．3　加強(qiáng)運行巡視和試驗跟蹤，重視油色譜數(shù)據(jù)分析，必要時應(yīng)縮短油分析間隔。
4．4　裝設(shè)在線監(jiān)測裝置，實時反映運行情況，為及時采取有效措施提供依據(jù)。
4．5　對存在問題的電抗器，開展局部放電在線檢測試驗研究。
4．6　按實際情況及時開展電抗器的油脫氣及油過濾處理工作。