摘要：本文针对高压及超高压电网中的干式空心串联电杭器着火事故，分析其成因及危害。从干式空心串联电抗器运行时的温度与可燃气体两类非电气量变化状况入手，采用一次抽能电流互感器取电的无线温度传感器及无线可燃气体传感器，设计了一套以变电站综合自动化SCADA系统作为设备异常状态监测，以电容器组保护测控装置作为设备着火故障切除的非独立工控的非电量监测及保护装置，实现了干式空心串联电抗器运行状态可控与能控的最终目标。

    干式空心串联电抗器（下称串联电抗器）作为户外设备，其高强度玻璃纤维加环氧树脂外绝缘在长期的运行过程中会产生裂纹，如果水分进入裂纹，其绝缘能力会大幅度下降；生产制作过程中绝缘层浇注时如果混入杂质或包裹不均匀，那么在高电压、大电流及恶劣天气的影响下会彻底破坏形成匝间短路故障，加之环氧树脂易燃特性，易引起设备着火事故。
    目前，系统内的无功补偿电容器支路保护仅以电容器组作为被保护对象配置了多段式过流、低电压、过电压及桥差电流保护。过流保护定值过大（一段为12A），轻微的匝间短路故障根本不会引起电流量的大幅度变化。有经验显示，单相串联电抗器顶部发生匝间故障时，其着火事故在持续十余分钟后仍不会引起电流量保护动作，在无人值守变电站若没有人工的干预，则会发展成为相间甚至支路间短路故障才有可能引起电容器保护跳闸。而无功补偿设备的相间短路故障相当于主变低压侧出口短路故障，会极大损坏变压器的绕组及绝缘稳定性。
    目前，人工监测手段仅为肉眼观察和红外成像。红外成像仪仅能监测最外层包封的温升情况，根本无法监测内层，并且人工监测周期过长，设备状态变化得不到及时察觉。在实际工程应用中，有利用温度传感器接入独立工控机作为串联电抗器异常状态监测的案例，但由于与变电站综合自动化系统完全独立，因此需投入额外的人力进行定期的数据监测与分析，在无人值守模式下其数据监测的实时性将难以得到保证。同时，在串联电抗器发生突发性事故时，该类预警装置根本无法及时切除故障，对遏制事故发展起不到任何有效作用。鉴于无人值守变电站对电气设备异常状态监测与事故控制的特殊要求，本文提出以温度及可燃气体冈两类非电气量作为设备的监测对象，通过网络交换机接入变电站综合自动化SCADA系统，以温度与可燃气体浓度作为保护装置的故障量判别对象，接入电容器组自身的保护测控装置，从而实现设备的状态监测与保护性故障切除。

    1 装置系统结构及原理
    从减少设备中间环节、电缆使用量，突出装置实用性及可扩展性的设计思路出发，串联电抗器的非电量监测及保护装置结构如图1所示。该装置由作为数据监测的非电量监测环节和作为预警及保护跳闸的非电量保护环节组成。

    作为数据监测的非电量监测环节通过无线传感节点将实时采集的温度、可燃气体、节点状态等数据传输至数据采集处理器，再通过RS-485总线接入串联电抗器非电量专用光纤收发器（RACK-2000A），随后通过网络交换机（MOXA PT7728S）传输至变电站综合自动化SCADA系统，最终通过站端的SCADA系统实现非电量数据及节点状态的实时监测。这样不但可免去专用在线监测系统带来的维护压力，还可通过远动通信装置将采样数据上送至上级调度监控系统，实现真正意义的变电站无人值守。
    作为预警及保护跳闸的非电量保护环节通过无线传感节点将温度、可燃气体数据传输至数据采集处理器进行各节点温度及可燃气体数据是否达到报警I.值的实时计算。一旦符合报警条件，就闭合接至串联电抗器非电量保护装置中的告警硬节点。当温度与可燃气体告警节点同时闭合时，非电量保护认定串联电抗器发生着火事故，跳开故障支路断路器，实现故障的电气隔离。同时，保护装置内的告警信号还可通过网络交换机上送至SCADA系统，实现串联电抗器不正常状态预警功能。

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