高压串联电抗器配置偏小烧毁故障分析

时间：2021-12-18作者：旦佛（上海）电气有限公司浏览：165

引言：文中根据某化工厂投用的髙压自动调谐电抗器因型号选择过失而造成损坏常见故障剖析与处理方式，回应了针对海外电力工程电容器型号选择设计方案留意关键点，及其配套设施国内自动调谐电抗器设计方案配对问题思考与经验教训，引起对自动调谐电抗器设计方案与型号选择问题重新了解，表明髙压自动调谐型变压器铁芯电抗器因设计方案容量不配对，给系统软件运作所产生严重威胁，较终拓宽讨论了髙压自动调谐型变压器铁芯电抗器不一样方式配对过失（型号选择过大或偏小），都是会给系统软件平稳运作产生一定事故隐患或伤害，为解决相近安全事故给予了不错的协助。

关键字：系统软件工作电压，设计方案容量，安裝容量，电感率，负载，损坏。

一、前言

新疆省某化工厂投用的WBB系列产品高压无功补偿机器设备，刚应用没多久就产生了自动调谐电抗器损坏重大事故，电抗器主要是以A、C相毁损比较严重，立即危害髙压电容器一切正常投用，获知安全事故信息后，我企业立刻安排了专业技术前去客户当场开展电能质量分析技术专业精确测量，但发觉当场环境谐波电流并不算太大，尚不可以定义对自动调谐电抗器的同时危害，接着服务项目工作人员对施工现场负荷自然环境也干了细心勘测，也未发觉异常，全部诱因自然环境、负荷前提而造成常见故障概率都基本上被否认，那麼安全事故根本缘故有待从设计方案根源问题逐渐审查，一一整理，慢慢理顺事故，因此大家就按照原来技术方案和施工图设计规定，认真仔细了赔偿机器设备的常见故障问题，而且搜集整理当场常见故障信息和问题后，立即传回了企业，立即安排**做综合性*会诊和商议，以期找到常见故障缘故，明确提出解决困难的方法。

二、剖析当场髙压自动调谐电抗器损坏事故

1、自动调谐型串连电抗器选装标准和特点规定

通常针对化工厂大多数因变频调速器和固体软启动等6脉整流器机器设备的谐波电流源来讲，系统软件关键以5、7次谐波电流为主导，自动调谐型电力工程电容器无功功率补偿系统软件串连6%电感率功效是可以使5次下列的谐波电流（如2、3次谐波电流）均有一定水平变大功效，但针对系统软件的5次以上的谐波电流（如5、7、9、11次等高次谐波）会带来一定滤波补偿实际效果，过滤率基本上在35%下列，与此同时还可以限定系统软件电源开关重合闸浪涌保护器功效。

串连6%电感率的电抗器后，自动调谐环路电力工程电容器直流电压会比母线槽系统软件工作电压上升约6 %，自动调谐环路电流量也扩大了约6 %上下。

中国电抗器生产商针对电抗器技术标准基本上是参考国家标准并接电容器用串连电抗器设计方案挑选规范有关要求拟定，间行驶的职业承诺为：串连电抗器的升温实验必须在1.35倍直流额定电压下长期性开展，电抗器载满升温低于65℃；电抗器运作噪音级别不得**过55dB。

电抗器稳定负载工作能力行驶分辨标准：假如**出其额定电压1.5～1.8倍乃至更高一些时，电抗器将显著进到饱和状态区，电抗器不容易再呈线形转变，而会呈非线性转变，电感值用大幅降低，相匹配电感百分比亦降低，其**重工作能力持续消弱，直到损坏。

2、当场髙压串连电抗器常见故障问题分析

2.1 事发现场关键元器件配备状况：

（1 ）该新项目技术方案承诺系统设置应用进口的西班牙督凯提电容器，其型号规格有三种：

3*6950D685（单直流电压6950V，单相电额定值容量685 kvar，三相12kV安裝容量2055 kvar）；

3*6950D457 （单直流电压6950V，单相电额定值容量457kvar，三相12kV安裝容量1371 kvar）；

3*6950D229（单直流电压6950V，单相电额定值容量229kvar，三相12kV安裝容量687 kvar）；

（2 ）技术方案承诺自动调谐电抗器有三种：

①配套设施标称电压12kV，1500 kvar的7%电抗器，型号规格为CKSC-105/12-7%；

②配套设施标称电压12kV，1000 kvar的7%电抗器，型号规格为CKSC-70/12-7%；

③配套设施标称电压12kV，500 kvar的7%电抗器，型号规格为CKSC-35/12-7%；

2.2 安全事故要因剖析

通过专业技术具体分析，*就寻找造成车祸关键因素为髙压自动调谐电抗器配备不正确，配备不正确聚焦点问题取决于：在授权委托生产制造的技术方案中，将电容器的10kV系统软件工作电压下设计方案容量和12kV标称电压下安裝容量中的这两个定义混为一谈了，弹冠相庆把设计输出容量上，装上了安裝容量标称电压级别，这类设计方案上定义搞混，立即造成自动调谐电抗器型号选择过失，电抗器型号选择容量显著偏小。

通常为了确保在系统软件母线槽额定电压下导出规范的设计方案容量，就得考虑到系统软件电力网工作电压转变（电容器导出容量与其说直流电压平方米正相关）和电容器工作电压运作负载指数1.1 倍关联，因此，为了确保10 kV 系统软件电容器赔偿做到设计方案值，就务必依照12 kV标称电压级别来挑选电容器的安裝容量，那样，在配备自动调谐电抗器标准也是要依照电容器12 kV标称电压级别具体安裝容量6% 或7%的电感率来配备自动调谐电抗器的型号规格。

翻阅进口的西班牙督样版，可以其有如下所示型号选择表做为参照：

用以10kV系统软件工作电压的自动调谐过滤器型号选择表（一部分选节）

基波导出容量 电容器额定电流 电容器型号规格 电容器总数 布线方法 500 kvar 6950V 3*6950D229 3 Y 1000 kvar 6950V 3*6950D457 3 Y 1500 kvar 6950V 3*6950D685 3 Y

依照国家标准看来，电抗器型号规格标明中144/10 中含意是电抗器额定值容量/系统软件额定电流，因为设计方案部门在一起应用电抗器时，要一并给予电力工程电容器详细型号规格，就为电抗器厂家生产设计方案产生便捷，也是有一些企业与电抗器生产厂家建立了约定成俗一个约定俗成的心有灵犀，便是将电抗器型号规格中系统软件额定电流标志成电力工程电容器在出厂的额定值标称电压，因此，大家时常会见到一些电抗器型号规格被标志变成CKSC-144/12-7%，这儿12意味着是被电抗器生产厂家认同配套设施电力工程电容器在出厂的额定值标称电压12kV，从而剖析测算可以看得出，原来技术方案设计方案工作人员是沒有对进口的电容器型号选择样版内系统软件工作电压下设计方案容量和标称电压下安裝容量并沒有搞好基本性定义区别，就弹冠相庆在集尘器工作电压下设计方案容量上套入了安裝容量标称电压级别来误选自动调谐电抗器型号规格而致。

2.3 应用配套设施过失自动调谐电抗器所产生苦果：

针对系统设置电抗器过失所可能会导致主要参数转变，开展详尽测算和推论，得到如下所示数据统计分析结果：

（1）具体当场安裝西班牙督凯提电容器具体安裝容量和原先选装电容器安裝容量差别：

标称电压12kV系统软件中，具体安裝电容器与不正确选装电容器安裝容量比照 设计方案主要参数的差别 具体安裝电容器主要参数 协义不正确选装电容器主要参数 允差12kV工作电压安裝容量误差 电流量误差 型号规格 测算安裝容量 额定电压 安裝容量 额定电压 3*6950D685 12kV2055 kvar 98.5 A 12kV1500 kvar 72.2 A 555kvar 26.3 A 3*6950D457 12kV1371kvar 65.8 A 12kV1000 kvar 48.1 A 371kvar 17.7 A 3*6950D229 12kV687 kvar 32.9 A 12kV500 kvar 24.06 A 187kvar 8.48 A

（2）不正确选装电抗器型号规格不会改变，配套设施至12kV标称电压安裝容量系统软件中，各电气设备参数更改状况：

电抗器型号规格 允差12kV系统软件电抗器主要参数 允差12kV系统软件具体配套设施电容器主要参数 感抗XL（不会改变） 电感率KL= XL/ XC偏位 损耗偏位 赔偿环路运作电流量 12kV标称电压安裝容量 容抗XC CKSC-105/12-7% 6.72 Ω 9.6 % 665V 98.5 A 2055 kvar 70.34 Ω CKSC-70/12-7% 10.08Ω 9.6 % 665V 65.8 A 1371 kvar 105.29 Ω CKSC-35/12-7% 20.16 Ω 9.6 % 665V 32.9 A 687kvar 210.6 Ω

（3 ）额定值容量配备偏小电抗器，配套设施在具体运作赔偿支道路上，电抗器主要参数比较严重负载失衡状况：

电抗器型号规格 配套设施 12kV额定电压下，电抗器主要参数负载转变 电感率转变 电抗器损耗偏位 环路运作电流量转变 额定值 偏位 额定值设计方案值 偏移值 负载 额定值设计方案值 环路运作值 负载 CKSC-105/12-7% 7 % 9.6 % 485 V 665V 1.37 72.2 A 98.5 A 1.36 CKSC-70/12-7% 7 % 9.6 % 485 V 665V 1.37 48.1 A 65.8 A 1.37 CKSC-35/12-7% 7 % 9.6 % 485 V 665V 1.37 24.06 A 32.9 A 1.37

从而可以看得出，容量配备偏小电抗器配备在显著比较大安裝容量电容器赔偿系统软件中，原先电抗器要长期性承担具体偏大运作电流量（该运作电流量针对标称电压下安裝容量电容器来讲是系统软件工作电压下的常规运作电流量，而针对配备偏小电抗器来讲则是**重电流量），电感率偏位增加就代表着电抗器即将承担更加增加负载损耗，这两个针对电抗器更为关键参数均处在**标准负载运作情况，因而，电抗器空载运作就终将负载而损坏。

（4）电抗器配备小了后，系统软件内电感率产生偏位（电感率扩大），促使自动调谐谐波电流频次也发生了偏位：

基本上贴近3次谐波电流频次，非常*造成对3 次谐波电流串联谐振，使很多3次谐波注入自动调谐滤波补偿环路，导致电抗器负载毁坏。

（5）总结一下，配备容量偏小电抗器所造成不良影响有下列特性：

①将系统软件工作电压下设计方案容量和标称电压下安裝容量混为一谈后，不正确的配备容量偏小的自动调谐电抗器，不仅没具有应该有自动调谐滤波补偿功效（7% 的电抗器是对4次以上谐波电流在自动调谐电容补偿支道路上呈理性，其对3次谐波电流有一定变大功效，而针对5、7次以上谐波电流则有一部分滤掉功效），但当场发生电抗器配备偏小不正确后，偏位到9.6%的电抗器非常*造成对于3次谐波电流的串联谐振；

②与此同时由测算得知，电抗器运作主要参数显著高过其额定值工作中损耗和工作中电流量，彻底是出于一种长期性负载运作的**重情况，因此，电抗器配备容量偏小，非常*导致电抗器因负载而损坏的恶运。

三、安全事故应对措施

1、对于安全事故所采用处理对策

对于该安全事故特性和大家剖析得到引起安全事故关键缘故，并对比当场具体负荷，对该次事故干了如下所示调节和整改措施：

（1）剖析具体运作性负荷：依照系统软件运作工作电压为10.5kV，配套设施安裝容量为12kV进口的西班牙督凯提电容器，另配上不正确配备容量缩小电抗器后，系统相关主要参数主要参数转变状况具体剖析如下所示：

电抗器型号规格 配套设施 10.5kV系统软件工作电压下，电抗器主要参数负载转变 电感率转变 电抗器损耗偏位 环路运作电流量转变 额定值 具体值 额定值 具体值 负载 额定值 具体值 负载 CKSC-105/12-7% 7 % 9.6% 485 V ** 3V 1.33 72.2 A 95.6A 1.32 CKSC-70/12-7% 7 % 9.6% 485 V ** 3V 1.33 48.1 A 63.7 A 1.32 CKSC-35/12-7% 7 % 9.6% 485 V ** 3V 1.33 24.06 A 31.9A 1.33

由以上两个数据表对比看，可以看出系统电压略微**10kV母线额定电压后，配置偏小电抗器在补偿支路中长期过载运行，其烧毁的厄运在所难免。

2、结合现场实际情况，采取两种工况区别对待的应对措施：

①应对措施一：对于现场背景谐波含量不大，不是需要动态频繁投切无功补偿电容器位置，可以暂时短接电抗器（让调谐电抗器退出运行，以保护支路运行安全），避免不合格电抗器带病长期过载运行而烧毁引发安全事故，同时腾出时间，及时调货准备合格电抗器运到现场进行必要的检修更换。

②应对措施二：对于一些系统电压普遍偏高位置（母线电压**额定电压10kV）、现场背景谐波含量较大、且需要动态频繁投切无功补偿电容器位置，就与用户协商及时停运和退出无功补偿电容器的运行，并马上调货更换上合格电抗器，以期及时恢复系统补偿设备正常运行。

正确标准配置的调谐电抗器参数一览表：

现场安装电容器主要参量 正确标准配置调谐电抗器主要参量 标称线电压 电容器安装容量 电抗率 安装调谐电抗器型号 额定感抗值 XL 额定压降 12kV 3*6950D685（ 2055 kvar） 7% CKSC-144/10-7% 4.92 Ω 485 V 12kV 3*6950D457（1371kvar ） 7% CKSC-96/10-7% 7.37 Ω 485 V 12kV 3*6950D229（ 687 kvar） 7% CKSC-48/10-7% 14.7 Ω 485 V

四、电抗器容量不匹配危害

此次由于设计选型失误所引发恶性事故给我们及时敲响警钟，在延伸学习和探讨过程中，我们也发现了一些值得总结纠错的结论，在这里加以说明（可以为大家更好理解调谐电抗器合理配置起到一定帮助）：

1、 电抗器配置偏小后，必须考虑问题。

（1）调谐补偿支路电抗器设计配置容量一旦偏小，一则要重点考虑的是将原有电抗器设计额定参数放在实际安装容量比较大电容补偿系统中，电抗器压降和支路电流过载情况是否**过了电抗器实际过载要求的极限，这是判断配置偏小电抗器是否烧毁首要判断因素（具体说明上面有详细对比阐述）；

（2）虽然补偿支路电抗器配置容量偏小，但电抗器设计抗值不会改变，所以，设计容量偏小电抗器放在实际安装容量比较大电容补偿系统中，电抗率会出现比较大的偏移，失偏电抗率较易造成系统低次谐波谐振，对补偿系统损坏更是雪上加霜。

2、电抗器配置偏大，引发思考问题。

在系统的研究了此次事故发生原因和背景后，引发了我们又一个延伸思考的问题，电抗器容量如果配置一旦设计偏大，那么电抗器额定参数过载问题就*考虑了，电抗器一定是工作在铁芯励磁不饱和的特性区间，如果电抗器线性度非常好，那么电抗器所有特性都会保持，但一值得注意的就是必须慎重核算调谐频率谐振区间，一旦误入谐振区，就会造成设备难以承受谐波过载电流鱼贯而入，这将直接损坏电容器和电抗器安全运行，酿成恶性事故发生。

五、总结

对现场电抗器烧毁事故综合分析，说明调谐电抗器的电抗率与电容器容量匹配必须合理设计和选型，忽略工况条件和选型要求，错误配置电抗器容量无论是偏大、还是偏小，都将对整个调谐补偿支路运行安全带来不可低估质量事故隐患，现场吸取了这一教训后，及时更换了合格标配电抗器后，调谐电容补偿设备又恢复了正常运行，同时在企业内部积极展开内部培训，让设计人员、检验人员对于非常规、不熟悉电容器无功补偿系统设计、选型配置进行重新梳理与学习，避免不应有的、致命性的、概念性的选型失误，也希望通过对该事故案例分析为解决类似事故分析与处理提供了一定的帮助。


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