一起500kV變壓器輕瓦斯動(dòng)作故障的分析處理

徐廣林

摘 要：本文介紹了一起500kV變壓器輕瓦斯動(dòng)作情況，在油色譜分析的基礎(chǔ)上，利用三比值法、局部放電超聲波定位對(duì)故障進(jìn)行分析處理，查找出變壓器出線裝置的故障點(diǎn)并進(jìn)行處理。建議變壓器基建安裝時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)成套進(jìn)口設(shè)備的檢查驗(yàn)收，要充分重視變壓器油定期的油色譜分析工作，并建議積極采用先進(jìn)的帶電檢測(cè)技術(shù)監(jiān)督運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：變壓器；輕瓦斯動(dòng)作；三比值法；出線裝置；故障

中圖分類號(hào)：TM411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

500kV主變壓器是發(fā)電廠的重要設(shè)備，價(jià)格昂貴，發(fā)生異常時(shí)未進(jìn)行有效的判斷處理，發(fā)展成較大故障將對(duì)發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響。由于在設(shè)計(jì)、制造、安裝等過(guò)程可能存在的缺陷，都將在變壓器投入運(yùn)行后逐漸暴露。而變壓器輕瓦斯保護(hù)能夠很好地反應(yīng)變壓器內(nèi)部初期故障，因此如何在輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后迅速判斷故障類型，并利用有效的故障診斷技術(shù)判斷故障部位，對(duì)變壓器的安全運(yùn)行及故障處理具有重要意義。

1.故障概況

某發(fā)電廠500kV主變壓器，2009年5月出廠，型號(hào)為SFP10-480000/500，冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷，變壓器高壓出線裝置為進(jìn)口成套設(shè)備。該變壓器于2010年5月投入運(yùn)行。2010年7月27日18：14，報(bào)輕瓦斯動(dòng)作，經(jīng)本體檢查未發(fā)現(xiàn)異常，繼續(xù)運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)變壓器電流、電壓、溫度的運(yùn)行監(jiān)視。2010年8月3日19：31，輕瓦保護(hù)再次動(dòng)作，立即對(duì)變壓器取氣樣、油樣進(jìn)行色譜分析。

2.故障分析

該主變壓器自2010年5月投運(yùn)后一個(gè)多月，運(yùn)行正常，油定期檢測(cè)分析各指標(biāo)正常，如表2中7月13日的色譜分析。輕瓦斯動(dòng)作后對(duì)氣樣進(jìn)行色譜分析的結(jié)果見(jiàn)表1，可以看出氫、乙炔、總烴的含量突增，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)注意值（注意值：總烴≤150μL/L，C2H2≤1μL/L，H2≤150μL/L）根據(jù)不同故障類型產(chǎn)生的特征氣體可推斷主變內(nèi)部存在電弧放電故障。

大量的研究證明，充油電氣設(shè)備的故障診斷也不能只依賴于油中溶解氣體的組分含量，還應(yīng)取決于氣體的相對(duì)含量。GB7252-2001，推薦改良三比值法作為判斷充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。三比值法的原理是根據(jù)充油電氣設(shè)備內(nèi)油、絕緣在故障下裂解產(chǎn)生氣體組分含量的相對(duì)濃度與溫度的相互依賴關(guān)系，從五種特征氣體中選取兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組成三對(duì)比值，以不同的編碼表示；根據(jù)編碼規(guī)則和故障類型判斷方法作為診斷故障的依據(jù)。按照表2中2010年8月5日的油色譜分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行三比值法計(jì)算：C2H2/C2H4=194/15=12.9編碼為2，CH4/H2=20/335=0.06編碼為1，C2H4/C2H6=15/2.4=6.25編碼為2，組合編碼為212，屬于電弧放電故障。

根據(jù)以上分析，結(jié)合輕瓦斯動(dòng)作時(shí)錄波情況：電流、電壓正常，有較小的半個(gè)周波零序電流，可以確定變壓器內(nèi)部確實(shí)存在間斷性的高能量電弧放電，應(yīng)立即停止變壓器運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行停電檢查處理。

3.故障處理

3.1電氣試驗(yàn)

確定了故障性質(zhì)后，決定對(duì)變壓器進(jìn)行內(nèi)部檢查，首先進(jìn)行電氣試驗(yàn)以便進(jìn)一步確定故障范圍。絕緣電阻及吸收比、鐵芯對(duì)地絕緣電阻、繞組+套管介損在正常值范圍，但低壓繞組直流電阻誤差偏大Δr%=10.89%超過(guò)規(guī)定值。根據(jù)低壓繞組誤差偏大的結(jié)果認(rèn)為故障點(diǎn)可能在變壓器低壓側(cè)。但進(jìn)入變壓器身對(duì)低壓繞組各連接部位檢查并未發(fā)現(xiàn)有放電痕跡。低壓繞組各連接部分檢查擰緊后Δr%=0.58%在合格范圍內(nèi)。再次對(duì)變壓器內(nèi)部高低壓側(cè)各連接部位檢查、無(wú)載分接開(kāi)關(guān)檢查、磁屏蔽檢查均未發(fā)現(xiàn)明顯放電故障點(diǎn)。

為了找出故障點(diǎn)，決定對(duì)變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。試驗(yàn)開(kāi)始后，試驗(yàn)電壓僅加壓至0.1Um/√3就顯示變壓器高壓側(cè)C相出線裝置超聲信號(hào)突增至80000pC，現(xiàn)場(chǎng)檢查在C相套管升高座處有明顯的放電聲音。根據(jù)局放試驗(yàn)結(jié)果，判定C相出線裝置內(nèi)存在放電故障。

3.2 出線裝置檢查處理

確定放電部位后，決定吊出變壓器高壓側(cè)C相套管檢查出線裝置。C相套管吊出后，檢查發(fā)現(xiàn)均壓球與出線裝置連接部分的6個(gè)螺栓全部松動(dòng)，螺栓附近有放電痕跡，如圖1、圖2和圖3所示。拆開(kāi)均壓球后發(fā)現(xiàn)法蘭結(jié)合面及絕緣層內(nèi)積有碳粉，如圖4所示。按照出線裝置廠家的處理要求，將出線裝置法蘭結(jié)合面放電痕跡用細(xì)紗布打磨干凈，將出線裝置各部分油污及碳粉清洗干凈后回裝。為防止同類故障發(fā)生，對(duì)主變高壓側(cè)A、B相出線裝置也進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)螺栓松動(dòng)。

檢修處理后進(jìn)行各項(xiàng)常規(guī)電氣試驗(yàn)和局部放電試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)在合格范圍。

4.故障原因分析

根據(jù)對(duì)該主變壓器的檢查處理結(jié)果，分析引起此次輕瓦斯動(dòng)作的原因是：出線裝置均壓管與均壓球的連接螺栓松動(dòng)，造成電位差引起高能量電弧放電，油中迅速生成大量氣體，所形成的大量氣泡迅速上升并聚集在瓦斯繼電器里，引起輕瓦斯繼電器動(dòng)作報(bào)警。

500kV變壓器出線裝置主要由升高座、均壓管、均勻球、高壓引線等組成，是超高壓變壓器的一種出線絕緣結(jié)構(gòu)，如圖5所示。為了滿足變壓器的運(yùn)輸要求，出線裝置設(shè)置在油箱外部的升高座中，高壓套管的尾部插入到升高座的出線裝置中。運(yùn)輸時(shí)出線裝置密封在升高座中，與變壓器本體分別運(yùn)輸，在現(xiàn)場(chǎng)重新安裝在變壓器本體上。出線裝置是成套進(jìn)口設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)安裝一般是成套安裝，均壓管與均壓球的連接靠6個(gè)螺栓涂上熱態(tài)膠進(jìn)行緊固，未對(duì)均壓管與均壓球的連接部分進(jìn)行檢查。筆者認(rèn)為均壓管與均壓球的連接松動(dòng)可能原因是出廠時(shí)螺栓緊固不良，加上運(yùn)輸過(guò)程的振動(dòng)和變壓器運(yùn)行中的正常振動(dòng)，慢慢的使連接部分越來(lái)越松動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)

（1）主變壓器是發(fā)電廠的主設(shè)備之一，一旦發(fā)生故障將對(duì)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。變壓器瓦斯保護(hù)是保護(hù)油浸式變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作往往表明變壓器內(nèi)部存在潛伏性故障，所以一定要重視輕瓦斯動(dòng)作，動(dòng)作后及時(shí)取氣樣和油樣進(jìn)行色譜分析，及早做出判斷，消除隱患。

（2）對(duì)變壓器進(jìn)行油色譜分析是非常重要的，它可以在不停電的情況下迅速有效的判斷變壓器內(nèi)部潛在的故障類型，并且可以隨時(shí)跟蹤故障的發(fā)展情況，為查找變壓器內(nèi)部故障提供很好的依據(jù)。

（3）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生放電現(xiàn)象，除進(jìn)行常規(guī)電氣試驗(yàn)檢查外，利用局部放電試驗(yàn)檢查更能有效的檢測(cè)出放電部位。

（4）對(duì)于運(yùn)行中的變壓器，應(yīng)采用在線監(jiān)測(cè)和多種先進(jìn)的帶電檢測(cè)技術(shù)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能存在的故障隱患，為狀態(tài)檢修提供依據(jù)。

（5）應(yīng)在制造、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、檢修等全過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)500kV變壓器及其附屬設(shè)備（如出線裝置成套設(shè)備）的監(jiān)督、檢查、驗(yàn)收工作。

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