设备管理与维修2021翼2
（上-
孙永哲，孙家文
（中车大连电力牵引研发中心有限公司，辽宁大连
116041）
摘要：电抗器是变电设备的重要组成部分，及时发现匝间绝缘问题非常必要。为探索电抗器匝间绝缘检测判别方法，利用高频脉冲
振荡法测量分析，发现电抗器匝间绝缘故障，对匝间绝缘检测系统电路原理图仿真分析。根据电抗器匝间短路故障等值电阻与电感变化建立判断依据。仿真结果表明，通过脉冲振荡电压波形对比，可确定电抗器匝间绝缘故障，证实高频振荡法进行匝间试验的科学性，设计电抗器匝间绝缘检测系统满足测量要求。 关键词：电抗器；匝间绝缘；高频脉冲振荡法中图分类号：
U224文献标识码：
血友吧B DOI ：
10.16621/jki.issn1001-0599.2021.02.660引言
干式空心电抗器具有结构简单、损耗低等优点，由于电
抗器使用状况等方面原因，经常发生匝间绝缘，使得电抗器电感量发生变化。干式空心电抗器烧毁事故频发，经济损失
较大。由于短路匝出现，在电抗器内产生很大环流，导致电抗器电压衰减加速，使电抗器电流衰减加快，若不及时发现电抗器存在匝间绝缘会造成设备停运。2011年，国家标准允许采用高频脉冲振荡试验方法进行电抗器匝间过电压试验，高频脉冲振荡波形易分辨匝间短路故障特点，及时发现电抗器匝间绝缘故障非常必要。本文提出检测应用高频脉冲振荡法，利用过电压检测在标定电压下频率变化情况，发现电抗器匝间绝缘故障。
1干式空心电抗器匝间绝缘缺陷简述
随着我国电力系统迅猛发展，电网容量不断扩大，电网装机容量增大造成系统短路时电流增大。由于输电线距离不断提高，
线路中经常出现功率增大等现象，安装空心电抗器可解决相关
问题。国外生产空心电抗器厂家有欧洲的ABB 等。我国自1980年引进后受到电力系统广泛欢迎，主要应用厂家有思源电气、晶鑫电工等。
干式空心电抗器体积小、结构简单，采用无油结构，杜绝了油浸电抗器的缺点。电感值线性度好，采用机械强度高的铝质星形架减小涡流损耗，异线引出线用氩弧焊在星形接线臂。采用多层绕组并联筒形结构，每个包装用浸有环氧树脂长玻璃纤维包绕，包封经高温固化后，机械强度受短时电流冲击改善[1]。包封由聚酯引拨条支撑，形成通风气道，自然风冷散热方式性能较好。每层线圈由单股小截面圆导线平行烧制，可减少涡流损耗。导线表面用多层绝缘性好的聚脂薄膜进行叠绕包裹，干式空心电抗器设计寿命为20年以上。统计分析近年电抗器事故，发现电抗器挂网运行后损坏时常发生，为电网稳定带来很大影响。导致电抗器损坏的主要原因包括制造问题、过电压和运行老化等。
电抗器长期处于户外运行，粉尘在电抗器表面聚集出现污染物沉积。由于电抗器表面喷涂绝缘性材料出现脱落现象，表面
电场集中区域水分蒸发较快，引起电抗器局部电阻改变。电流形成局部电弧发展扩大，形成树枝状爬电痕迹，电抗器运行中产生很大拉应力。电抗器每个包装多层铝线间有环氧胶未浸透在运行中振动，导致某根铝线焊点脱开，电抗器直流电阻增大。线圈匝间绝缘诱发电抗器损坏事故比例很高，电抗器制造厂家要不断提高生产质量，从改进包封装工艺等关键环节，加强管控。运维单位要提升电抗器运维水平，掌握电抗器是否存在匝间绝缘缺陷检测能力。
2国内外相关研究
吉林电力公司科学研究者发表《户外电抗器表面树枝状放
电试验的研究》，对环氧树脂进行电热老化击穿试验，引申到
电抗器表面树枝状放电研究。生产厂家根据生产工艺电抗器模型施加12kV 交流电，相当于匝电压364V ，自配电导率为
395赘·mm 污液。为检测局部放电电压，经喷射自配污液2min ，研究指出电气沿面放电不断破坏，产生击穿通道，电应力破坏是引起机械应力破坏的前提。
2011年，法国北部里尔大学S.Savin 等人对双股线圈匝间局部放电初始电压研究，进行24h 周期加速热老化检测绝缘性，对线匝进行局部放电试验，试验装置包括电源电路和测试样品。通过电源电路提
供波形数值，通过快速示波器直观检测局部放电初始电压值。随着热老化周期增加，局部放电压降低。2014年，云南电网公司对电抗器匝间绝缘故障采用有限元分析法研究，以BKGKL-2000kvar/35kV 型并联电抗器第二封包为例，匝间绝缘材料采用聚酯薄膜，含有匝间绝缘故障线圈局部电场强度增加迅速，导致加剧电抗器绝缘结构损害。
刘本利等对聚酯薄膜进行老化试验，选定评定热老化寿命标准，采用两种40滋m 聚脂薄膜为样品，同条件下有15个试样，试验中避免热冲击作用。采用周期为1h ，15h ，1d ，5d ，1
5d 等。根据不同温度有不同老化时间，
等待老化样品结束后统一拉伸试验，得出抗张强度与热老化时间关系。试验结论得出，聚脂薄膜老化是硬化到脆化过程，抗强度变化反映主要特
点。西北核电技术研究生王海洋等人对10滋m
聚酯薄膜研究，
工业用地设备管理与维修
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下）提到特征击穿是电子通过加电压获得能量，包括席佩斯低能量标准，推导出标准设计计算公式。提出击穿由于介质微观晶电子压缩力导致介质薄膜变形。通过公式推导聚合物薄膜介质常数，对9滋m ，12滋m ，15滋m 聚脂薄膜进行击穿正负极性试验，得出正极性下聚脂薄膜击穿电压为4.2kV ，5.7kV ，7.2kV ，9.3kV 。得出聚脂薄膜击穿电压为450耀500kV/mm 。刘耀楠提出聚酯薄膜性能损坏标准，王海洋对聚脂薄膜进行击穿试验，C.C.Walker 以水解为主要变量对薄膜黏度等进行研究。目前研究针对材料本身，有关电抗器在高频脉冲振荡电压下，含有匝间气隙对匝间绝缘电气绝缘特性影响研究较少。
3电抗器匝间绝缘高频脉冲振荡法检测原理
干式空心电抗器无铁芯，无法采用感应方法进行匝间耐压
试验，直接施加工频电压法考核电抗器匝间绝缘耐受过电压，补偿容量过大，现场无法使用。对35kV 电压等级下电抗器，
国家标准允许采用匝间过电压试验替代雷电冲击试验。规定试验采用充电容直接对电抗器进行高密度放电，多周期振荡波形有利于发现匝间绝缘故障。电抗器匝间绝缘检测电路原理如图1所示。
空心电抗器匝间绝缘试验采用高频脉冲振荡法，主要设备包括直流电源和测量系统等[2]。充电电容C 由直流电源充电，放电开关K 导通，C 通过K 与试品L 形成阻尼振荡放电回路。振荡回路电压衰减，放电开关K 断开，充电容C 充电，LC 回路形成衰减振荡。对大容量干式空心电抗器匝间绝缘试验，可从电抗器电感量变化判断有无缺陷。先对电抗器施加40kV 电压，调整电压器输出电压，按相关标准规定施加较高幅值电压，在全电压下出现匝间短路。高频脉冲振荡仿真电路如图2所示。试验设备电路参数见表1。
振荡若干周期后波形相位产生明显差异，加压时间较长，注入电抗器能量大于常规雷电冲击试验。LC 阻尼振荡中，电抗器
匝间绝缘缺陷，导致电感量变化。电抗器短路匝内环流造成损耗增加。通过比较电抗器电压波形变化趋势，可判断电抗器线圈是否存在匝间绝缘缺陷。
4高频脉冲振荡法对电抗器匝间绝缘缺陷检测试验
试验装置采用最新无触点高压电子开关，智能检测空心电抗器匝间绝缘缺陷。试验电压按《电力变压器第6部分》规定值
试验，10kV 干式空心电抗器匝间绝缘试验电压为53kV 。试验中电抗器受过电压波形为衰减振荡波，频率是直流电阻与电感函数，正常电抗器电压下电波形幅值不同但频率相同。匝间短路故障干式空心电抗器等值电路如图3所示。
存在异常电抗器在标定电压下不存在匝间短路情况，直流电阻改变[3]。比较标定电压波形，判断电抗器是否通过匝间绝缘试验。试验程序是先在单个电抗器两端施加标定电压试验，标定电压不超过试
验电压35%，观察过零点变化。相同电抗器可
通过电压波形变化，判断绝缘是否完好。存在匝间绝缘问题，在加压试验中会出现异响及爬电等现象，可作为电抗器状况判断
依据。通过比较单个电抗器绝缘正常，电抗器匝间绝缘正常。试验数据可看出BC 相电感量误差6.3%，BC 建议重点观察。A 相绝缘存在故障，衰减振荡中波形明显变快，复测下出现同样波形，疑为内部存在匝间短路。
检查发现电抗器底部内侧有烧黑痕迹，底部支撑绝缘子表明出现短路现象。进行电流电阻等预试，未
发现异常，对
334电抗器进行高频脉冲振荡发匝间绝缘试验，A 相升压未升到全电压，原因是设备存在严重匝间短路，不能在电抗器
形成衰减阻尼振荡。BC 相标定电压波形频率一致，符合正常电抗器匝间绝缘试验典型波形特征。334电抗器A 相绕组使用线材为无纺布聚酯薄膜铝圆线，从外向内解剖，前包封未发现异常，解剖到第9包封发现内壁明显熏黑，表面存在明显熔融点。
设备包装表面出现贯穿性击穿，但未发现大面积烧毁。可推断发生故障到切除时间较短，判断电抗器绕组第9包封局部绝缘劣化，局部匝间短路造成内部环流，产生烟气含有大量金属性铝渣，掉落附着在支柱绝缘子表面，造成金属性短路接地故障。
5结语
分析变电站334电抗器短路故障，证明高频脉冲振荡法检测匝间绝缘试验可发现缺陷。要保证电抗器匝间绝缘缺陷及时
发现，需要定期对运行中电抗器进行匝间绝缘试验。维护运行中空心电抗器，建议检查直流电阻，注意运行中红外测温，绕组表面防护漆耐候性为5年。长期运行表面出现龟裂被雨水侵入，
加
图1
电抗器匝间绝缘检测电路原理
表1试验设备电路参数
图2高频脉冲振荡仿真电路元件参数充电电容3nF/200kV 硅堆320kV/0.5A 保护电阻40kW 阻尼电阻40W 电阻分压器500MW/1000颐1电容分压器150pF/1000颐1
试验变压器
120kV/10kV ·A
图3匝间短路故障干式空心电抗器
等值电路
设备管理与维修2021翼2
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下）攀钢三段步进梁式板坯加热炉检修工艺研究
彭将国
（攀钢集团工程技术有限公司，四川攀枝花617000）
摘要：加热炉是利用高焦炉混合煤气燃烧提供热量，将200mm×1150mm×10500mm 钢坯由室温或300～400℃加热到
1200～1250℃轧制温度。同时通过炉底液压机械带动平移框架上活动水梁，将钢坯原料从装料端步进式运输到出料端（同时将钢坯原料加热至1200～1250℃）的连续加热热工设备。
关键词：
加热炉；本体耐材；检修工艺中图分类号：
TF065文献标识码：
B DOI ：
10.16621/jki.issn1001-0599.2021.02.670引言
步进梁式板坯加热炉由空煤气燃烧系统、步进梁式运输系统、炉体钢结构、本体耐材、水冷系统、排
兰州市铁路局
烟系统和自动控制系统
组成。建成投产后一直连续使用，迄今远超过一代炉龄。由于长期高负荷运行，炉体及有关设备性能劣化严重，隐患逐年增加，生产保障能力也越来越薄弱，制约着轧线产品质量的提升和生产顺行。迫切需要对炉体耐材、水梁及立柱、自动化控制系统等进行功能完善和技术升级。本文针对恢复、完善功能和技术升级的检修工艺进行研究。
1完善功能和技术升级原则
网页没有地址栏
现加热炉是配套热轧线242.5万t/a 产能设计的，长48.6m 、宽13.52m 、最高14.62m 。自建成投产以来，生产运行状况较好，实际加热产量一直在设计额定产能以上。随着工艺不断优
化，实际加热产量达到290t/h 以上，超出设计最大加热能力。工艺结构和技术性能指标满足热轧线生产的要求。经与国内同行对标，环保指标满足国家规定指标要求。煤气综合能耗，在国内热轧线中排在前列。由于设备超炉龄、性能劣化严重故需完善功能和技术升级，采取以隐患消缺、最低成本、最短时间模式进行检修。
2炉体耐材研究
炉体耐材长期承受高温热应力作用，是加热炉设备核心关
键部位。超设计炉龄使用后性能下降，粉化剥落严重，隔热效果降低，导致加热炉外表面温度高于设计值，能耗逐年上升，同时致使炉体钢支撑结构温度上升，存在受热变形使炉体局部坍塌的风险。特别是炉顶耐材受力吊挂砖关键部位断裂逐年增多，耐材开裂、剥落严重，局部或整体坍塌的危险日益加大。具体措施如下。
（1）炉体耐材拆除后重新恢复。耐材炉衬工作量2000t
左右，是检修中主要工序。因此拆除、恢复工序决定了检修工期长短。有必要改进施工工艺，缩短检修工期。因此拆除时采用多台小型合适液压锤同时作业，恢复时采用炉墙挂模工艺（图1）、炉顶吊模工艺（图2）优化进行炉墙、炉顶浇注施工。此工艺还可同时满足炉衬恢复阶段炉冷却水梁未完穿插施工。
（2）改进炉体部分耐材的选型。将加热炉均热段和加热段的炉顶耐材由可塑料改为高温理化指标相近浇注料，降低炉衬材料成本100万元左右，缩短炉顶恢复时间，简化了烘炉工艺。在
大气环流>志愿军进行曲保证炉墙高温结构强度，不影响炉内加热钢坯正常步进行走条
图1炉墙挂模工艺
剧匝间绝缘老化，建议电抗器喷涂防护漆清除灰尘。每年测量空心电抗器直流电阻值，与出厂值设计要求变化不应大于1%，如超过，建议进行高频振荡匝间绝缘测试。
参考文献
［1］赵荣普，李梦滔，陈井锐，等.高频脉冲振荡法在电抗器检测中的应
用［J ］.电工技术，2020（2）：37-38.
［2］杜金钟.基于高频脉冲振荡法的电抗器匝间绝缘检测方法研究［J ］.
电子设计工程，2018，26（23）：178-181.
［3］邵洪平.高频脉冲振荡法在电抗器匝间绝缘检测中的应用［J ］.电子
设计工程，2018，26（22）：108-111，116.
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