220 kV變電站主變壓器故障分析及防范措施

莫桂良

摘 要：主要針對(duì)220 kV變電站主變壓器的故障及防范措施展開(kāi)了分析，結(jié)合具體的故障實(shí)例，對(duì)試驗(yàn)分析及解體檢查作了詳細(xì)的闡述，并給出了相應(yīng)的防范措施，以期能為有關(guān)方面提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站；主變壓器；油色譜試驗(yàn)；故障錄波圖

中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.149

主變壓器作為發(fā)電廠和變電所的主要設(shè)備之一，其安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，特別是220 kV主變壓器。因此，我們必須要對(duì)變電站主變壓器存在的故障進(jìn)行分析，并采取有效的措施做好防范?；诖耍疚木?20 kV變電站主變壓器的故障及防范措施進(jìn)行分析，以期為有關(guān)方面起到一定的幫助作用。

1 故障概況

某220 kV變電站1號(hào)主變壓器運(yùn)行中，故障后現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變壓器本體低壓側(cè)（10 kV）套管下部手封蓋變形，3條螺絲斷裂，導(dǎo)致該處漏油，本體壓力釋放閥動(dòng)作，詳見(jiàn)圖1.

該主變壓器為SFPSZ-120000/220型變壓器，額定電壓比為220 kV/121 kV/11 kV，自投運(yùn)后運(yùn)行狀況良好，未進(jìn)行過(guò)大修改造和充放油的檢修工作，歷次預(yù)防性試驗(yàn)未見(jiàn)異常。

2 試驗(yàn)分析

2.1 油色譜試驗(yàn)

故障發(fā)生后，首先對(duì)該變壓器外圍設(shè)備進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)異常，然后對(duì)主變壓器本體取油樣進(jìn)行油色譜分析，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.

根據(jù)GB/T 7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》并結(jié)合表1結(jié)果，可以看出C2H2、H2和總烴類（標(biāo)準(zhǔn)值分別為5 μL/L、150 μL/L、150 μL/L）體積分?jǐn)?shù)明顯增加，根據(jù)特征氣體法判斷變壓器內(nèi)部存在金屬性短路放電故障。

2.2 故障錄波圖分析

在分析油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，調(diào)取差動(dòng)電流故障錄波圖，如圖2所示。

依據(jù)圖2差動(dòng)故障電流的錄波圖，認(rèn)為變壓器內(nèi)部首先發(fā)生U，W兩相短路，隨后發(fā)展為三相短路，66 ms后，變壓器三側(cè)斷路器跳開(kāi)。故障發(fā)生后，絕緣電阻和直流電阻經(jīng)測(cè)試正常，故障錄波圖顯示三相電流基本平衡，初步可以判斷短路發(fā)生在線圈外部?？紤]到低壓繞組引出銅排三相距離較近，可能發(fā)生三相短路，故障點(diǎn)基本確定在低壓引出線位置。

2.3 繞組變形情況

當(dāng)變壓器遭受短路電流的沖擊，懷疑繞組發(fā)生變形時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)變壓器進(jìn)行繞組變形測(cè)試、低電壓阻抗測(cè)試、電容量測(cè)試三項(xiàng)試驗(yàn)來(lái)綜合分析和判斷繞組變形情況。

2.3.1 繞組變形測(cè)試

在繞組變形測(cè)試中，采用常用的頻率響應(yīng)法進(jìn)行比較：①橫向比較。通過(guò)繞組變形測(cè)試得出三相圖像，基本吻合。②縱向比較。通過(guò)與歷年預(yù)試圖形比較，未發(fā)現(xiàn)明顯差異。

2.3.2 低電壓阻抗測(cè)試

對(duì)高壓—中壓、高壓—低壓和中壓—低壓進(jìn)行低電壓阻抗測(cè)試后，通過(guò)分析相關(guān)分析數(shù)據(jù)，得知低電壓阻抗三相平衡度較高，相間誤差很小，最大值僅為1.48%，低于注意值2%.

通過(guò)分析上述繞組變形和低電壓阻抗測(cè)試相關(guān)結(jié)果，可以判定該變壓器繞組未發(fā)生明顯變形。

2.3.3 電容量測(cè)試

通過(guò)測(cè)試1號(hào)主變壓器的電容量，并與出廠值進(jìn)行縱向比較，得出相對(duì)誤差最大為3.89%，未超過(guò)DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的10%.然而，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)該值超過(guò)3%時(shí)需要引起注意。為了查明原因，將電容量分解為低壓—地、中壓—低壓、高壓—中壓、中壓—地、高壓—地5個(gè)參數(shù)。其中，低壓—地、中壓—低壓和高壓—中壓表征了繞組間的電容量，研究這3個(gè)參數(shù)變化情況，就可以確定變形的繞組，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2.

由表2可以看出，低壓—地電容、中壓—低壓間電容、高壓—中壓間電容這3個(gè)參數(shù)變化率最大為0.56%，遠(yuǎn)低于3%.此外，通過(guò)對(duì)比以往3次預(yù)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，最大偏差僅為-0.008 4%，表明此次故障未明顯改變繞組電容量。

3 解體檢查

為進(jìn)一步檢查故障部位，對(duì)該變壓器進(jìn)行了吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的放電痕跡。根據(jù)吊罩情況可以看到，此次放電及短路的位置是裸露的銅排，初步推測(cè)變壓器內(nèi)部存在異物，導(dǎo)致變壓器低壓側(cè)銅排處發(fā)生短路。為驗(yàn)證該推測(cè)結(jié)果，將變壓器低壓側(cè)更換掉的銅排取燒灼部分進(jìn)行元素成分分析。結(jié)果顯示，燒灼斑內(nèi)存在明顯的熔化痕跡，并存在一些圓點(diǎn)狀氧化物。圓點(diǎn)氧化物尺寸為幾微米到數(shù)十微米，其中，分析出較高含量的鐵及鈣硅鋁等雜質(zhì)成分，正常區(qū)域除表面分析除含少量的氧和硫外基本只有銅，表明變壓器銅排燒灼區(qū)內(nèi)存在含鐵的圓狀氧化物，正常區(qū)基本為純銅，說(shuō)明變壓器內(nèi)部存在金屬異物，最終導(dǎo)致該變壓器低壓側(cè)銅排處發(fā)生短路事故。

4 防范措施

考慮到此次故障部位發(fā)生在繞組低壓出線裸銅排處，說(shuō)明此部位在運(yùn)行中處于薄弱點(diǎn)，變壓器在出廠前或進(jìn)行大修時(shí)，建議對(duì)該處及其他金屬裸露部分進(jìn)行絕緣包扎。

對(duì)220 kV主變壓器進(jìn)行安裝或大修時(shí)，需加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的管控，確保不遺留雜質(zhì)和異物，保持良好和清潔的現(xiàn)場(chǎng)。

在變壓器監(jiān)造過(guò)程中，監(jiān)造人員應(yīng)核實(shí)銅排與箱壁間距是否滿足要求，以及銅排表面是否包扎絕緣，以防異物形成短路或接地。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，如果變電站主變壓器出現(xiàn)了故障問(wèn)題，將會(huì)對(duì)變電站的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的危害。因此，我們需要認(rèn)真分析短路故障問(wèn)題存在的原因，并要采取有效措施做好應(yīng)對(duì)，以確保變壓器的正常工作，從而為變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)幫助。

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〔編輯：劉曉芳〕