換流變壓器故障的分析與處理

劉 旸，趙義松，張軍如

(遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

換流變壓器是直流輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，也是交、直流輸電系統(tǒng)聯(lián)接兩端換流站和逆變站的核心設(shè)備，其運(yùn)行可靠性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為滿足工況要求，換流變壓器內(nèi)部要承受交直流電場的共同作用，絕緣結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比電力變壓器復(fù)雜，對安全運(yùn)行提出了更高要求。

1 故障情況

2012年6月28日，某換流站極Ⅰ直流過流保護(hù)、閥直流差動保護(hù)跳閘，極Ⅰ直流系統(tǒng)閉鎖。由故障錄波屏可見，故障發(fā)生時(shí)刻Y橋2、3閥導(dǎo)通，故障后B、C相電流一直在增大，換流閥示意圖如圖1所示。初步判斷可能是B相或C相換流變壓器 (型號為ZZDFPZ－297600/500，接線組別Ii0，2009年出廠)產(chǎn)生接地故障。

2 故障查找與定位

如圖1所示，若C相接地，故障電流必須通過逆變站再經(jīng)過C相的接地流回?fù)Q流變壓器，IDNC將沒有電流或故障電流不會很大，因此，判斷B相接地，由于3閥導(dǎo)通，初步判斷故障點(diǎn)在換流變Y/Y B相至OTA IDP之間及IDP靠近閥塔的區(qū)域。

圖1 換流閥示意圖

現(xiàn)場通過工業(yè)電視系統(tǒng)錄像檢查閥廳設(shè)備故障前和故障時(shí)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)在極Ⅰ閉鎖瞬間，極ⅠY/Y B相換流變2.1套管距接頭1/3處有瞬間放電，現(xiàn)場檢查2.1套管本體及傘群，沒有發(fā)現(xiàn)套管有明顯放電痕跡。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)情況

對套管主絕緣和末屏絕緣進(jìn)行測試，主絕緣為44.7 MΩ，末屏絕緣為30 MΩ，二者標(biāo)準(zhǔn)值大于1 000 MΩ，表明套管內(nèi)部發(fā)生擊穿，絕緣完全損壞，已不能正常使用。

電容量測試結(jié)果如表1所示，在500 V和1 000 V試驗(yàn)電壓下，數(shù)值與2011年相比相差很大，1 500 V已無法施加電壓，表明套管絕緣已嚴(yán)重破壞。

表1 電容量、介損測試結(jié)果

對套管進(jìn)行SF6分解物測試，氣體從儀器排氣口流出，出現(xiàn)濃重的臭雞蛋氣味，表明套管中SF6氣體已分解，不能繼續(xù)使用。

為檢查套管放電是否對換流變繞組造成影響，運(yùn)用頻率響應(yīng)法對換流變及其它3臺同型號換流變進(jìn)行繞組變形試驗(yàn)，試驗(yàn)接線圖如圖2所示。

低頻段 (1～100 kHz)的波峰或波谷發(fā)生明顯變化，頻響曲線重合度差，預(yù)示繞組電感改變，可能存在匝間或餅間短路。中頻段 (100～600 kHz)預(yù)示繞組發(fā)生扭曲鼓包等局部變形現(xiàn)象。高頻段 (大于600 kHz)預(yù)示繞組對地電容發(fā)生改變，可能存在繞組整體位移或引線位移等情況。頻響曲線如圖3所示，由圖3可見，故障換流變的閥側(cè)與網(wǎng)側(cè)繞組頻響特性曲線與交接試驗(yàn)曲線重合度較好，判斷繞組未發(fā)生變形。

為進(jìn)一步確定換流變壓器繞組絕緣是否損壞及損壞程度，在廠家更換套管后進(jìn)行了長時(shí)感應(yīng)電壓試驗(yàn)帶局部放電測量，低壓側(cè)加壓，高壓端對地電壓為，視在放電量測量結(jié)果如表2所示。換流變在1.5倍系統(tǒng)對地最高相電壓下網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)視在放電量均小于500 pC，證明繞組絕緣未發(fā)生損壞。

表2 長時(shí)感應(yīng)電壓試驗(yàn)帶局部放電測量結(jié)果

通過以上分析與試驗(yàn)可見，套管放電是由于個(gè)別產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不良引起的，其它換流變未發(fā)生相似故障，因此，不屬于設(shè)計(jì)缺陷。由于保護(hù)動作及時(shí)，單相對地放電未對換流變壓器本體絕緣結(jié)構(gòu)造成損壞，與廠家給出的結(jié)論一致。

4 建議

a． 套管廠家應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，堅(jiān)決杜絕不合格產(chǎn)品投入電網(wǎng)運(yùn)行。

b． 換流站應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督和定期維護(hù)巡檢工作，發(fā)現(xiàn)不良情況及時(shí)處理，避免故障發(fā)生。

c． 繞組變形及長時(shí)感應(yīng)電壓試驗(yàn)帶局部放電測量等特殊試驗(yàn)是檢查換流變壓器內(nèi)部絕緣故障的有效手段，故障發(fā)生后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行相關(guān)特殊試驗(yàn)，確保換流變壓器安全運(yùn)行。

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