一起阳极电抗器发热故障及原因分析

陈飞 饶洪林 黄家铭 吴剑波

摘 要：直流输电技术在我国跨区电网中有大量应用，换流阀是直流输电技术中的核心设备。换流阀无法正常工作时，直流输电系统将无法完成整流和逆变。阳极电抗器是换流阀中重要的组件，如果故障，换流阀将无法工作。本文介绍了一起换流阀阳极电抗器发热故障，通过温升试验、解剖分析等方法对阳极电抗器的发热故障原因进行了分析，并提出来相应的措施。

关键词：换流阀；阳极电抗器；发热

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.163

0 前言

换流阀是直流输电系统中的关键设备、它的作用是把交流电变换成直流电（称为整流），或者把直流电变换成交流电（称为逆变）。换流阀是由晶闸管元件及其相应的电子电路、阻尼回路以及组装成阀组件（或阀层）所需的阳极电抗器、均压元件等通过某种形式的电氣连接组装而成。阳极电抗器如果出现故障，换流阀将无法工作。

1 故障情况

2011年7月18日13时，江陵站在红外测温中发现极IY/YC相阀塔从下至上第5层阳极电抗器红外测温达72℃，其余阳极电抗器为52℃，阀厅温度为37℃。阳极电抗器温度超过了设计上限，阳极电抗器有老化和损耗增大的风险，持续运行会导致该发热元件彻底损坏。

2 阳极电抗器功能

图1是阳极电抗器结构简图，阳极电抗器内部为铁芯上缠绕有线圈，整体再通过环氧树脂浸泡进行固化。阳极电抗器内部装配有水管，通过流入冷却水进行降温。

阳极电抗器在小电流下有很大的非饱和电感值，能限制晶闸管电流的上升率。在晶闸管完全导通后，阳极电抗器进入饱和状态，电感值很小。能够耐受冲击电压、电流，保护晶闸管在工况突变时不被击穿。

3 温升试验

为了查找阳极电抗器故障原因，对此阳极电抗器进行温升试验。

试验条件：水温46～51℃，水流量9L/min，热功率=500W@20KHz，在试验中由内圈到外圈设置9个温度测试点。

试验结果如图3所示，被试品的局部发热严重，外表面温度分布极不均匀，最大相差51℃。测试点1和3处的外表面温度明显偏高。导致1处温度明显偏高的原因可能是：（1）位置1处的弹性体厚度较小；（2）测试点1处的铁芯损耗异常。

4 原因分析

对阳极电抗器进行解体，发现铁芯的拉带绷断，断口平整，且有明显的烧焦痕迹。

阳极电抗器出现过热的原因是：长期运行过程中，线圈频繁振动（尤其是进出线位置），导致铁芯压紧钢带疲劳损坏，最终引起损耗异常，带来热量分布不均匀现象。

5 总结

目前，阳极电抗器在国内直流工程中有着大量应用。从这起发热故障中可以看出，阳极电抗器结构简单，内部元器件少，内部出现故障的几率比较小，但如果选材不当、制作过程中出现疏漏，都可能造成其内部存在隐患，在高电压、大电流工况下，会出现发热故障，直接影响直流输电系统的安全稳定运行。

为了提高阳极电抗器的安全稳定运行，避免出现过热甚至引发火灾等情况，可以采取如下措施：

（1）设备运行过程中应加强红外测温监测，及时发现过热的阳极电抗器，避免发热故障发展成火灾。

（2）阳极电抗器在制造过程中应加强钢带的退火处理的控制，挑选强度更高的钢带，保证其使用寿命。在工程前期就将隐患消除。

作者简介：陈飞（1981-），男，湖北汉川人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：直流换流站设备运维检修。