广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523660
摘要：随着电抗器在系统中使用量越来越多，而其在运行中常出现一些故障，也将对电网的安全、可靠供电造成影响，电抗器的健康运行水平对于地区电网的稳定运行具有十分重要的作用。本文主要探讨新型除草装置对于变电站安全运行的重要性，旨在消除杂草等干扰物对于电抗器安全运行的影响。
关键词：电抗器；除草装置；安全运行
1、引言
变电站设备当中，电抗器等无功补偿装置的安全运行，影响了线路电压乃至整个电网架构。通过变电站值班人员的巡视，发现室外生长的并联电抗器、串联电抗器及电容器周围，及其容易生长杂草，由于有网门的格挡，且电容电抗器正常处于运行当中，导致运行人员不能及时的清理，在雨水充沛的季节，杂草生长较快，当生长到一定高度，及易影响无功补偿装置装置短路跳闸，严重者甚至会损坏设备。
2、电抗器介绍
2.1电抗器的作用
电网容量的扩大，使得系统短路容量的额定值迅速增大。如在500kV变电所的低压35kV侧，最大的三相对称短路电流有效值已经接近50kA。为了限制输电线路的短路电流，保护电力设备，必须安装电抗器，电抗器能够减小短路电流和使短路瞬间系统的电压保持不变。
在电容器回路安装阻尼电抗器（即串联电抗器），电容器回路投入时起抑制涌流的作用。同时与电容器组一起组成谐波回路，起各次谐波的滤波作用。如在500kV变电所35kV无功补偿装置的电容器回路中，为了限制投入电容器时的涌流和抑制电力系统的高次谐波，在35kV电容器回路中必须安装阻尼电抗器，抑制3次谐波时，采用额定电压35kV，额定电感量26.2mH，额定电流350A干式空心单相户外型阻尼电抗器，它与2.52Mvar电容器对3次谐波形成谐振回路，即3次谐波滤波回路。
2.2电抗器的常见故障及处理方法
电抗器在系统中使用量越来越多，而其在运行中常出现一些故障，也将对电网的安全、可靠供电造成影响，以下介绍几种常见故障及处理方法。
2.1局部温度过高
电抗器在运行时温度过高，加速聚酯薄膜老化，当引入线或横面环氧开裂处雨水渗入后加速老化，会丧失机械强度，造成匝间短路引起着火燃烧。造成电抗器温升原因有：焊接质量问题，接线端子与绕组焊接处焊接电阻产生附加电阻而发热。另外由于温升的设计裕度很小，使设计值与国际规定的温升限值很接近。除设计制造原因外，电抗器在运行时，如果电抗器的气道被异物堵塞，造成散热不良，也会引起局部温度过高引起着火。对于上述情况，应改善电抗器通风条件，降低电抗器运行环境温度，从而限制温升。同时定期对其停运维护，以清除表面积聚的污垢，保持气道畅通，并对外绝缘状态进行详细检查，发现问题及时处理。
2.2串联电抗器引线接头烧毁
在电网中运行时，经常出现串联电抗器引线接头烧毁的现象。此种故障在实际运行中的设备上表现为外绝缘、各相出线端子与引出铜排连接处灼伤明显，某相负荷侧引线端子烧熔脱落，若电容器完好无损，对电抗器进行相关的试验，未发现异常，此时故障即为绕组与引线连接不良导致的，在运行中，由于振动使得绕组与引线连接松动，接触电阻偏大，导致电容器组合电抗器投入运行后端子连接处异常发热，造成接触电阻进一步变大，恶性循环后连接处温度急剧上升，高温致使端子烧损并拉弧引起相间短路，在实际运行中会威胁电网的安全稳定运行。对于上述故障，应在设计电抗器中充分考虑避免绕组与引线连接处因接松动引线烧毁现象，采取措施防止出现接线松动的情况，如在设计时使用螺栓连接，进而有效防止螺栓转动而产生虚接，或用铜排与铜排连接，这些措施都可以防止出现接线松动的情况。
2.3电抗器噪声过大
铁芯电抗器运行中震动变大，引起紧固件松动，噪声加大。引起震动的主要原因是磁回路有故障和制造安装时铁芯未压紧或压件松动。一般只需要对紧固件再次紧固即可。有时会遇到空心电抗器在投运后交流噪声很大，并伴随着有节奏的一阵阵的拍频，地基发热。这是韵味空心电抗器运行的强大交变磁通，给周围的钢铁构件，尤其是基础预埋件，带来交变电磁力所引起的共振和涡流并发热。这是基建设计安装的根本问题，只能停运进行彻底改造。
3、除草装置对于电抗器安全运行的影响
3.1除草装置设计
该新型除草装置由由绝缘触头、动力装置、绝缘管、操控端组成，考虑到操控人员使用时的实际情况，结合人机工效学，形成独有的L形设计，并引入滑轮装置。主要设计如下：
动力装置：除草装置分为手动及自动两种使用方式，为实现该功能，动力装置内部包括电机、转轴、拉绳和弹簧。拉绳安装在绝缘管内，拉绳两端分别连接操控端与绝缘触头，操控端通过拉动拉绳，带动触头实现修剪除草功能。电机位于绝缘管内，用于电动自动修剪。
绝缘触头：装设于绝缘管的末端，绝缘设计保证不误触设备导致短路，与安装在绝缘管内部的动力装置相连，通过动力装置带动绝缘触头清除杂草。
操控端：操控端位于绝缘管的顶端，与动力装置连接，手动修剪时控制剪刀，电动修剪时控制电机启动与停止。
绝缘管：绝缘管分为5节，各节绝缘管相互套接，实现装置的伸缩功能。
设计过程中考虑到变电站无功补偿装置的网门尺寸。以500kV变电站为例，35kV并联电抗器组一般建在水泥地面上，俯视图呈正八边形。电抗器组外围有铁网包围，网高度约为2m，直接与地面相连。铁网的底部距离水泥地面大概20-30cm。该除草装置由于为L型结构，可以从网门外，在不停电的情况下直接修剪过高的杂草。
3.2杂草对于电抗器的影响
1、500kV变电站为例，一台变压器配置三组电容器组、两组电抗器组，电容器组的容量为60120kVar、电抗器组的容量为20000kVar；若因除草导致单台设备停运，则损失该变压器部分无功补偿能力，负荷变化较大时，难以保障无功平衡。
若杂草生长过高，进入电抗器内部，将会导致设备短路接地，开关跳闸。串联电抗器出现首末端短路时，高压侧的线路电压会加到串联回路的其他设备上，使其串联设备过电压而损坏。若无功补偿装置相连的开关故障拒动，则由该变压器的变低开关后备保护动作，跳开该母线上所有相邻的开关。
3、早期变电站多建造在靠山偏远地方，常有村民在山边点火烧物，若火星飘到站内引燃杂草，将会导致变电站火灾，存在设备损坏的隐患。且杂草生长地方，虫鼠等小动物较多，若小动物进入设备内部，尤其是寒冷的季节，极易引起相间短路跳闸。
4、除草装置的应用前景
该除草装置结构简单，价格在可接受范围内，适合大面积推广，主要有以下优势：
1、使用该除草装置，能够减少因对电抗器除草而开展的停送电操作，减轻调度人员与运行人员的工作量。使用过程中由于无需停电，且在网门外进行，对于电网安全与值班员人身安全都能可靠保障。
2、使用简单，不需特别培训后便可进行使用。
3、电抗器除草是绝大部分变电站运行人员需要进行处理的工作，可推广至各变电站使用。
5、结论
电抗器作为电网重要的一环，能够有效地改善电能质量，减少供电网络的损耗，提高供电效率。通过设计新型除草装置，消除杂草等影响电容器、电抗器运行的安全隐患，能够有效地提高变电站内无功补偿装置的安全性，降低运行人员的工作量，从而保障变电站安全运行。
参考文献：
[1]刘娅，变电站无功补偿的作用和方法[J]，云南电力技术，2010，19-20.
[2]施慧强，对变电站电容器缺陷的简单分析及治理建议[J]，中小企业额管理与科技，2013，224-225.
[3]付炜平，赵京武，霍春燕.一起35kV干式电抗器故障原因分析[J].电力电容器与无功补偿，2011（01）：59-62
[4]朱晓伟.串联空心电抗器故障分析[J].广西电力，2013（04）：66-67.
作者简介：
陈洁娜，1994，女，汉，广东深圳，东莞供电局，助理工程师，工学学士，变电运行
基金项目
项目名称：35kV电抗器除草装置研制项目编号：031900KK52190040