浅析无功补偿svc装置中电抗器烧损故障及对策

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1、浅析无功补偿SVC装置中电抗器烧损故障及对策　　针对大准铁路无功补偿装置中电抗器多次烧损故障，进行分析，并制定出相应的防范措施。大准电气化铁路自开通以来，为提高牵引变电所功率因数、降低负序电流和治理谐波，减少供电部门利率罚款，相继在各变电所装设电容补偿装置。自2008年7月起，各牵引变电所逐年将原有的静态无功补偿装置升级为动态无功补偿装置，投运以来运行一直比较稳定。2013年7月至9月3个月中，大准铁路窑沟变电所、大红城变电所动态无功补偿装置滤波回路FC支路电抗器相继有4台烧损。本文对电气化铁道动补装置中电抗器运行中的电压、电流进行分析，结合电抗器本身的

2、结构特点，找出电抗器烧损的原因，并提出相应的解决措施。一、电抗器运行中电压和电流对其的影响（一）谐波过电流5电力机车使用工频单相式交流供电，它采用了大功率电力电子装置，是典型的负序源，容易产生大量的高次谐波。根据有关资料提供的各次谐波电流含有率的实测数据，一般情况下不会导致电抗器过热。但是因为因大准铁路复线的开通使得每个供电臂经常出现3至4列列车（单线时一般不超过2列），变电所供电臂的最大电流明显增加。根据后期现场实测单条供电臂达900A以上（基波），SS4机车单机3次谐波电流占基波电流约20%，5次谐波电流占基波电流约10%。实测最大负荷电流统计窑沟变

3、电所龙王渠方向的供电臂最大负荷电流达1350A。这样电抗器承受谐波电流的叠加超过了其额定电流，长期发热绝缘老化，局部过热造成绝缘薄弱环节击穿放电烧损（详细数据见第四部分叙述）。（二）短路环流如果电抗器发生层间闪络或击穿，电弧将烧伤层间绝缘和匝间绝缘，严重时将可能引起匝间短路。电抗器发生匝间短路时，对本身参数以及整个支路电流运行很小，但是它会在电抗器线圈中形成局部短路闭环。因为电抗器在运行中产生较为强大的交变电磁场，这个闭环的短路电流在磁场作用下产生数倍于额定电流的感应电流，这个感应电流会使闭环局部过热，进一步损坏闭环及周围绝缘，进而危害到电抗器的安全运行

4、。（三）操作过电压包括合闸时操冲击过电压和分闸时电弧重燃过电压。合闸时5由上式得知合闸瞬间Ul=Um，当电源电压达到32kv时，电抗器瞬间承受的最大电压峰值为45.3kv，是其额定值的11.4倍。合闸1s后，电抗器上仍有0.39Um=17.7kv，这严重考验着电抗器的绝缘。如果电抗器本身绝缘有缺陷，那么绝缘相对薄弱的地方就有可能遭到合闸过电压的破坏。当电容电流过零值断流时，电容电压达到峰值，并保留电荷。断路器触头间在分断后的半周期，可能出现2倍于回路电压的恢复电压。如果此时出现分断电流时消弧不完全，且触头分离时速度较慢，可能引起触头间绝缘破坏，导致电弧重

5、燃。在开断容性负载时，这种电弧重燃会引起很高的过电压。一次重燃时电容器和母线会产生3倍于母线电压的过电压，二次重燃会产生5倍于母线电压的过电压。由于电容器端电压不能突变，这个过电压瞬间全部加在电抗器上，相当于电抗器额定电压的24-40倍，严重威胁电抗器的运行安全，它能对电抗器绝缘薄弱环节进一步冲击加速电抗器绝缘的老化，直至电抗器绝缘薄弱环节击穿造成烧损。（四）谐波过电压当负荷电流含有谐波分量时，电抗器上会产生谐波电压Uln=IlnXln，通过计算可知电抗器将承受较大的谐波过电压，但这个电压持续时间很短，一般情况不会影响电抗器的安全运行。二、大准线电抗器烧

6、损原因分析5交直型电力机车（韶山4型）产生较大的奇次谐波电流，FC支路投切瞬间可能产生较大的操作过电压。基波电流和谐波电流共同作用于电抗器造成电抗器过热，使电抗器绝缘加速老化。采用真空断路器断开容性电流时容易造成电弧重燃，产生3-5倍的过电压，对电抗器绝缘薄弱环节进一步冲击加速了电抗器绝缘的老化，直至电抗器绝缘薄弱环节击穿造成烧损。根据供电段和有关部门对大准线各牵引变电所馈线2006年扩能改造前和2011年扩能改造后的电流、电压统计表得知，2006年之前27.5KV侧馈线最大取值660A，2011年扩能改造后27.5KV侧馈线最大取值1041A。从201

7、4年5月30日开始大准铁路老牛湾到二道河复线电气化开通以来，窑沟、大红城2所每个供电臂经常出现3至4列列车（单线时一般不超过2列），变电所供电臂的最大电流明显增加，现场测试最大负荷电流统计窑沟变电所龙王渠方向的供电臂最大负荷电流达1350A，后经过根据供电段和厂家人员现场测试，单条供电臂达基波电流达900A以上，3次谐波电流达200A，远远超过初期设计额定电流145A。因此电抗器存在长期过载的问题，电抗器承受谐波电流的叠加超过了其额定电流，长期发热绝缘老化，局部过热造成绝缘薄弱环节击穿放电烧损。三、预防电抗器烧损的措施（1）重新设计、确定滤波电抗器过载能

8、力，使其有足够的裕度以保证滤波电抗器温升和绝缘强度。（2）提高电抗器本身的质量，