高压电抗器损坏原因分析及维护措施

高压电抗器损坏原因分析及维护措施

王建

临沂钢铁投资集团特钢有限公司 山东 276600

摘要：本文针对高压电抗器在电力系统中的关键作用及其损坏问题，系统分析了导致高压电抗器损坏的主要原因，包括绝缘老化、过电压冲击、过热损坏、机械振动和制造缺陷等方面。同时，提出了相应的维护措施，如定期检测与监测、温度控制、机械维护和操作规范等。通过实施这些维护措施，可以有效预防高压电抗器损坏，保障电力系统的安全稳定运行。

关键词：高压电抗器；损坏原因；维护措施

1引言

高压电抗器作为电力系统中的重要设备，在限制短路电流、改善电压质量、提高系统稳定性等方面发挥着不可替代的作用。然而，在实际运行过程中，高压电抗器常常面临各种损坏风险，严重影响电力系统的安全稳定运行。因此，深入研究高压电抗器损坏原因并制定有效的维护措施具有重要的理论和实践意义。本文将从多个角度分析高压电抗器损坏的主要原因，并提出针对性的维护策略，为电力设备的维护管理提供参考。

2高压电抗器损坏的主要原因

2.1绝缘老化原因是高压电抗器损坏的首要原因

高压电抗器的绝缘材料在长期运行中会因电场、热量和机械应力的综合作用而逐渐老化。这种老化表现为介电性能和机械性能的持续下降，导致绝缘材料的击穿电压降低、泄漏电流增大。随着老化程度加深，绝缘材料的电气强度不断减弱，最终可能引发绝缘击穿事故，造成设备损坏甚至系统故障。此外，环境因素如湿度、污染等也会加速绝缘劣化，因此必须定期检测绝缘状态，及时采取预防措施以延长设备寿命。

2.2过电压冲击对电抗器绝缘构成严重威胁  

电力系统中的操作过电压和雷电过电压会在极短时间内产生极高的电场强度，超过绝缘材料的耐受极限，导致局部放电或绝缘击穿。干式电抗器由于散热能力有限，过电压引起的瞬时温升更容易加剧绝缘老化。此外，频繁的过电压冲击会累积对绝缘材料的微观损伤，逐步降低其介电强度。为应对这一问题，需在系统中安装过电压保护装置，并定期检查电抗器的绝缘状况，确保其能够承受突发过电压的冲击。

2.3过热损坏加速电抗器绝缘性能劣化  

电抗器在运行中因铜损和铁损会产生热量，若散热条件不良或长期过载，会导致设备温度持续升高。高温环境会显著加速绝缘材料的老化，使其机械强度和电气性能下降，进而引发匝间短路或绝缘击穿等故障。油浸式电抗器还可能因油质劣化而影响散热效率。因此，必须优化散热设计，定期清理散热通道，并严格控制运行负荷，同时通过红外测温等技术实时监测温度变化，防止过热损坏。

2.4机械振动引发电抗器结构损伤  

电抗器在运行中受到交变电磁力的作用，会产生持续性振动，短路故障时更会承受巨大的电动力冲击。长期振动可能导致绕组位移、绝缘磨损、紧固件松动等问题，进而影响设备的机械强度和电气性能。严重的振动还可能造成引线断裂或支撑结构损坏。为减少振动危害，需定期检查绕组的紧固状态和支撑件的完整性，并在设计阶段优化结构以增强抗振能力，必要时加装减震装置。

2.5制造缺陷是电抗器可靠性的潜在隐患  

制造过程中的工艺控制不严或材料选用不当可能导致电抗器存在先天性缺陷，如绕组绕制不均、绝缘包扎不密实、焊接质量差等。这些缺陷在运行初期可能不易察觉，但随着时间推移，会在电、热、机械应力的作用下逐渐暴露，引发局部放电、过热或结构故障。因此，制造商需严格执行质量控制标准，而用户在设备投运前应进行全面检测，并在质保期内密切监测运行状态，及时发现并处理潜在问题。

3高压电抗器的维护措施

3.1定期检测与监测是预防电抗器损坏的基础保障

高压电抗器的定期检测与监测工作应当建立系统化的检测体系，包括日常巡检、定期试验和专项检测三个层次。日常巡检需重点关注设备外观、声音、气味等直观指标；定期试验则应包含绝缘电阻测量、介质损耗因数测试、直流电阻测量等常规电气试验项目，这些数据能够有效反映绝缘系统的整体状态。专项检测主要指局部放电检测和红外热成像检测等先进技术手段，局部放电检测可发现早期绝缘缺陷，红外热成像则能直观显示设备温度分布，准确识别过热部位。建议制定科学的检测周期，如常规试验每1-2年一次，局部放电检测每3-5年一次，并结合在线监测系统实现实时状态评估。所有检测数据应建立完整的数据库，通过趋势分析及时发现设备劣化征兆，为预防性维护提供决策依据。

3.2温度控制是延长电抗器使用寿命的关键措施

电抗器的温度管理需要从设计、运行和维护三个维度进行综合控制。在设计阶段应确保足够的散热裕度，合理布置散热通道；运行中要严格控制负荷率，避免长期过载运行。对于干式电抗器，必须保证通风系统的畅通，定期清理积尘和杂物，必要时加装强制风冷装置。油浸式电抗器则需要重点关注油温和油位，油温一般不应超过85℃，顶层油温升限值通常为55K。要定期进行油质化验，当介质损耗因数超标或含水量增加时，应及时进行滤油或换油处理。在夏季高温或特殊运行工况下，可采取临时降温措施，如增加通风量、降低负荷等。建议安装多点温度监测系统，实时监控关键部位温度，并设置分级报警阈值，确保温度异常时能及时采取应对措施。

3.3机械维护是确保电抗器结构完整的重要环节

电抗器的机械维护工作应重点关注振动控制、结构紧固和短路后检查三个方面。首先要定期检查所有机械连接部位，包括螺栓、垫片、夹件等紧固件的状态，确保其紧固力矩符合要求。对于干式电抗器，要特别检查绕组撑条、端部压紧装置等关键部件的紧固情况，防止因振动导致的绝缘磨损。建议每2-3年进行一次全面的机械状态检查，包括测量振动幅值、检查支撑结构完整性等。在经历短路故障后，必须立即进行绕组变形测试，通过频响分析法或短路电抗测量来判断绕组是否发生位移或变形。对于运行年限较长的设备，可考虑进行机械强度评估，必要时进行加固处理。同时，在日常运行中要注意监听异常声响，及时发现潜在的机械故障隐患。

3.4规范操作是避免人为因素损坏的根本保证

电抗器的规范操作管理必须建立系统化的全过程管控体系。在投切操作环节，必须严格执行操作规程：使用专用开关设备并配合合适的过电压保护装置；操作前需全面检查系统电压、负荷电流等关键参数是否在允许范围内；操作过程中应采用分级投切方式，避免产生危害性操作过电压；操作完成后应立即进行设备状态检查，包括外观检查、声音监听和基础参数测量。在运行监控方面，需建立多维度的实时监测系统，包括电气参数监测（电压、电流、功率因数等）、温度监测（绕组热点、油温、环境温度等）和机械状态监测（振动、噪声等），所有监测数据应实现自动记录和趋势分析。当系统运行方式调整时，必须重新校核电抗器的运行条件，必要时调整保护定值或采取限流措施。异常处理方面要制定分级响应机制，针对不同严重程度的异常现象（如轻微过热、异常声响、局部放电等）明确具体的处理流程和时限要求。同时要建立完善的设备档案管理系统，详细记录所有操作、检测、维护和异常处理记录，为状态评估和寿命预测提供数据支撑。此外，必须定期组织运维人员进行专业技能培训和事故演练，重点培训设备原理、操作规程和应急处理等内容，并建立严格的考核机制，确保每位操作人员都能熟练掌握电抗器的特性和操作要点。

4结语

高压电抗器的损坏原因复杂多样，主要包括绝缘老化、过电压冲击、过热损坏、机械振动和制造缺陷等方面。针对这些损坏原因，应采取全面的维护措施，包括定期检测与监测、温度控制、机械维护和严格执行操作规范等。通过实施这些维护措施，可以有效预防高压电抗器损坏，延长设备使用寿命，保障电力系统的安全稳定运行。未来研究可以进一步探索更先进的在线监测技术和状态评估方法，提高高压电抗器维护的精准性和有效性。

参考文献：

[1]魏旭,吴书煜,姜宁,陈轩,谭风雷,马宏忠,赵若妤,潘信诚.高压电抗器振动特性及实验分析[J].高压电器,2019,55(11):66-73.

[2]吴书煜,马宏忠,魏旭,陈轩,许洪华,刘宝稳,宋开胜.高压电抗器匝间短路三维模型计算与分析[J].电力自动化设备,2019,39(04):148-154.