一起220 kV主變內(nèi)部過(guò)熱性故障判斷和處理

汪小紅，吳 勇，袁軍芳

一起220 kV主變內(nèi)部過(guò)熱性故障判斷和處理

汪小紅，吳 勇，袁軍芳

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司工程管理部，安徽馬鞍山243000）

通過(guò)對(duì)一起發(fā)生在馬鋼公司的220 kV變壓器內(nèi)部發(fā)熱故障處理的總結(jié)，提出了現(xiàn)場(chǎng)處理變壓器內(nèi)部發(fā)熱故障的方法。

變壓器；過(guò)熱性故障；油色譜分析

1 引言

變壓器過(guò)熱性故障占變壓器故障的比例較大，是變壓器安全運(yùn)行的隱患，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成變壓器永久性損壞。過(guò)熱性故障包括接點(diǎn)接觸不良、磁路故障、導(dǎo)體故障等，而預(yù)測(cè)分析變壓器內(nèi)部故障是確保安全性供電的一項(xiàng)重要的技術(shù)措施。實(shí)踐證明，對(duì)變壓器進(jìn)行紅外成像檢測(cè)，通過(guò)分析變壓器油中分解氣體，是不停電發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部過(guò)熱性故障的有效手段。本文結(jié)合馬鋼現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例，介紹變壓器內(nèi)部過(guò)熱性故障判斷的依據(jù)和方法。

2 問(wèn)題的提出

馬鋼高爐變電所給兩座2500 m3高爐和一座100 t電爐及其輔助系統(tǒng)提供電源，共有220 kV主變3臺(tái)，其中3#主變?nèi)萘繛?80 MVA，該臺(tái)變壓器投運(yùn)于2011年，所帶負(fù)荷為100 t電爐沖擊負(fù)荷。2013年9月在油色譜試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其總烴和乙炔超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，為此對(duì)變壓器每隔一個(gè)月進(jìn)行一次油色譜監(jiān)測(cè)，通過(guò)連續(xù)的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)此臺(tái)變壓器存在內(nèi)部發(fā)熱故障。

該變壓器2013年9月油色譜測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 2013年油色譜分析數(shù)據(jù)

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部絕緣油與固體絕緣材料產(chǎn)生少量的氫、低分子烴類氣體和碳的氧化物等。當(dāng)發(fā)生過(guò)熱性故障時(shí)，熱點(diǎn)只影響到絕緣油的分解而不涉及固體絕緣、裸金屬，過(guò)熱性故障，油中產(chǎn)生的氣體主要以甲烷和乙烯為特征氣體，，當(dāng)故障點(diǎn)溫度較低時(shí)，甲烷占得比例大，隨著熱點(diǎn)溫度的升高（高于500℃），乙烯、氫含量急劇增加，比例增大。當(dāng)嚴(yán)重過(guò)熱（高于700℃）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量乙炔，涉及固體絕緣的過(guò)熱性故障，除產(chǎn)生上述低分子烴類氣體外，還產(chǎn)生較多的CO和CO2。因此可按照GB/T 7252-2001變壓器油中熔接氣體分析和判斷導(dǎo)則進(jìn)行分析判斷，過(guò)熱故障按照其故障溫度分為低溫過(guò)熱（低于300℃）、中溫過(guò)熱（300～700℃）和高溫過(guò)熱（高于700℃）。

通過(guò)對(duì)2009年9月油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行三比值法判斷，此臺(tái)變壓器為高溫過(guò)熱（高于700℃）故障，見(jiàn)表2。

表2 三比值法分析

故障類型：高溫過(guò)熱（高于700℃）。

故障實(shí)例：分接開(kāi)關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良，渦流引起銅過(guò)熱，鐵芯漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點(diǎn)接地等。

3 異常原因初步分析

通過(guò)分析該變壓器的運(yùn)行情況，產(chǎn)生高溫過(guò)熱可能的原因有：

3.1 變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中可能的疏忽

2011年5月29日出廠試驗(yàn)報(bào)告中低壓繞組的直流電阻測(cè)試（Rab=11.712；Rbc=11.712；Rca=11.759）與2011年9月14日現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)中低壓繞組直流電阻測(cè)試（Rab=10.78；Rbc=11；Rca=10.83）對(duì)照，由于現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)沒(méi)有記錄現(xiàn)場(chǎng)溫度，雖然不同溫度下電阻的絕對(duì)值不同，但第一次測(cè)試中三相電阻的差值，與第二次測(cè)試的差值應(yīng)有可比性。

現(xiàn)在問(wèn)題是基于這兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析有異常情況。例如，出廠試驗(yàn)中Rca的電阻最大，與Rbc的差值為0.32 mΩ。但在交接試驗(yàn)中Rbc的電阻最大，與Rca的差值為-0.17 mΩ，二次試驗(yàn)數(shù)據(jù)差值的絕對(duì)偏差為0.49 mΩ，相對(duì)誤差為5%，造成上述偏差的原因大致有兩種可能：

（1）現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，套管和引線的螺栓連接部位緊固不到位。

（2）現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)時(shí)，直流電阻測(cè)試儀測(cè)試數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。

3.2 沖擊負(fù)荷引發(fā)的異常

該變壓器所帶最主要負(fù)荷為100 MVA電爐變，由于電爐變頻繁工作在沖擊負(fù)荷、操作過(guò)電壓、高次諧波等惡劣的工況下，做為電爐變的上級(jí)主變，該變壓器的器身也不可避免地頻繁遭受電磁力和異常震動(dòng)。變壓器內(nèi)部引線連接、冷壓焊接、開(kāi)關(guān)觸頭、鐵芯拉桿、鐵芯或夾件接地絕緣等可能存在瑕疵，主變投運(yùn)后，這個(gè)瑕疵隨時(shí)間由量變到質(zhì)變，引發(fā)高溫過(guò)熱現(xiàn)象。

3.3 異常應(yīng)與變壓器設(shè)計(jì)和內(nèi)部線圈無(wú)關(guān)

從該主變投運(yùn)前期油色譜檢測(cè)正常的狀況來(lái)看，變壓器應(yīng)不存在渦流引起銅過(guò)熱，鐵芯漏磁引起過(guò)熱、線圈內(nèi)部過(guò)熱等設(shè)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致的先天缺陷。后面出現(xiàn)的過(guò)熱，最大可能應(yīng)發(fā)生在器身外部的引線部分、或鐵芯（夾件）多點(diǎn)接地。

4 故障的確定

經(jīng)過(guò)和變壓器生產(chǎn)廠家溝通，于2013年10月對(duì)變壓器進(jìn)行內(nèi)部檢查，以進(jìn)一步確認(rèn)故障原因。

在對(duì)變壓器進(jìn)行放油后，檢查有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)，通過(guò)打開(kāi)手孔和人孔，檢查變壓器內(nèi)部情況后發(fā)現(xiàn)變壓器高壓C相套管引線安裝質(zhì)量造成，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，引線和變壓器套管沒(méi)有全面接觸，造成在大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)發(fā)熱，致使變壓器油色譜超標(biāo)。套管端頭放電處如圖1所示。

處理前后高壓套管直流電阻數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

圖1 變壓器高壓側(cè)套管端頭處放電圖

表3 處理前后高壓套管直流電阻數(shù)據(jù)

該變壓器檢修消缺投運(yùn)后，經(jīng)油色譜分析，變壓器內(nèi)部過(guò)熱故障消除。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)馬鋼現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐證明，油中溶解氣體色譜分析是檢測(cè)變壓器內(nèi)部過(guò)熱性故障的有效方法，由于變壓器內(nèi)部過(guò)熱性故障形成和故障部位及故障種類較多，要準(zhǔn)確判斷變壓器過(guò)熱性故障的部位和性質(zhì)，有賴于對(duì)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)的全面掌握，此外還要進(jìn)行直流電阻、電壓比、空載試驗(yàn)等，并結(jié)合歷次色譜分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，以達(dá)到及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)缺陷，消除故障，確保變壓器長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

The Judgment and Treatment of an Internal Overheating Fault in a 220 kV Main Transformer

WANG Xiaohong，WU Yong，YUAN Junfang
(The Project Management Department of Masteel,Maanshan,Anhui 243000,China)

Through summarizing of the treatment of an internal overheating fault in a 220 kV transformer at Masteel,a method for on-site handling of such overheating faults in transformers is put forward.

transformer;overheating fault;oil chromatogram analysis

TM41

B

1006-6764(2014)10-0009-02

2014－06－12

汪小紅（1963－），女，1981年畢業(yè)與銅陵有色金屬工業(yè)學(xué)校，工程師，現(xiàn)從事電氣管理工作。