一起500 kV變壓器鐵芯接地電流異常的分析及處理

葉國良，劉 濤，蔡 龑，陳加盛，戴金霖

(國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司，福建 廈門 361000)

1 試驗(yàn)排查分析

1.1 油色譜分析

為了檢查該變壓器的運(yùn)行狀況，對其投運(yùn)以來的油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表1所示。由表1可知，無C2H2說明內(nèi)部無明顯放電，H2及總烴均未超標(biāo)，H2、CO、CO2呈穩(wěn)定增長趨勢。通過分析，發(fā)現(xiàn)8月25日內(nèi)部存在低溫過熱性故障，此前均未發(fā)現(xiàn)異常。

表1 油色譜數(shù)據(jù) 單位：μL/L

1.2 帶電檢測

該變壓器的紅外測溫、特高頻、超聲波、高頻局放、紫外檢測等帶電檢測分析均正常[1-4]。

從油色譜分析得知,該變壓器內(nèi)部存在低溫過熱性故障，但是8月25日之前的油色譜均正常，且?guī)щ姍z測手段也未發(fā)現(xiàn)異常，可見該故障具備較強(qiáng)隱蔽性[5-7]。

1.3 鐵芯、夾件接地電流試驗(yàn)

經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，與鐵芯、夾件電流異常升高時(shí)間點(diǎn)對應(yīng)的操作為35 kV電抗器投入，可能該變壓器的負(fù)荷變大引起鐵芯、夾件接地電流異常。

a.單獨(dú)投入35 kV電容器組，變壓器A相鐵芯接地電流即時(shí)升高到392 mA。

b.單獨(dú)投入35 kV電抗器時(shí)，變壓器A相鐵芯接地電流即時(shí)升高到170 mA。

c.35 kV側(cè)補(bǔ)償裝置退出后，變壓器A相鐵芯接地電流均即時(shí)恢復(fù)正常。

d.變壓器B、C相的鐵芯、夾件接地電流不隨35 kV側(cè)補(bǔ)償裝置的投退而發(fā)生變化。

可見變壓器A相鐵芯、夾件電流異常與變壓器所帶負(fù)荷有關(guān)，屬于異?，F(xiàn)象。對運(yùn)行中的該變壓器A相進(jìn)行檢查，測試5種情況下A相的鐵芯、夾件接地電流。

第1種：未投電容器組，鐵芯、夾件不短接。鐵芯、夾件電流分別為1 mA、89 mA，數(shù)據(jù)正常，見圖1。

圖1 未投電容器組，鐵芯、夾件不短接情況

第2種：未投電容器組，鐵芯、夾件短接。短接線上方鐵芯、夾件接地電流分別為0.6 mA、86 mA，短接線下方鐵芯、夾件接地電流分別為478 mA、537 mA，短接線電流為477 mA，見圖2。

圖2 未投電容器組，鐵芯、夾件短接情況

第3種：投電容器組，鐵芯、夾件短接。短接線上方鐵芯、夾件接地電流分別為190 mA、240 mA，短接線下方鐵芯、夾件接地電流分別為1133 mA、1222 mA，短接線電流為1113 mA，見圖3。

圖3 投電容器組，鐵芯、夾件短接情況

第4種：投電容器組，鐵芯、夾件短接，解開短接線下部的鐵芯接地扁鐵。短接線上方鐵芯、夾件接地電流分別為278 mA、317 mA，電流方向相反，短接線下方夾件接地電流為89 mA，見圖4。

圖4 投電容器組，鐵芯、夾件短接，解開短接線下部的鐵芯接地扁鐵情況

第5種：投電容器組，鐵芯、夾件不短接，恢復(fù)鐵芯接地扁鐵。鐵芯、夾件電流分別為278 mA、317 mA，電流方向相反，見圖5。

圖5 投電容器組，鐵芯、夾件不短接，恢復(fù)鐵芯接地扁鐵情況

從上述5種試驗(yàn)情況可知，投入電容器組后，該變壓器A相鐵芯與夾件之間存在環(huán)流，未投入時(shí)不存在環(huán)流。

在投入電容器組后，可能鐵芯與夾件之間的金屬性材料在漏磁通作用下產(chǎn)生較大振動，并且連通了鐵芯與夾件，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)流。退出電容器組后，鐵芯與夾件之間的金屬性材料所受的漏磁通較小、振動幅度較小，無法連通鐵芯與夾件，因而鐵芯與夾件之間不存在環(huán)流。問題可能存在于鐵芯與夾件之間的絕緣系統(tǒng)，其絕緣系統(tǒng)主要由磁屏蔽件構(gòu)成，需要進(jìn)入變壓器內(nèi)部檢查鐵芯與夾件之間的磁屏蔽系統(tǒng)是否存在絕緣問題。采用磁屏蔽工藝是為了強(qiáng)迫漏磁通通過磁屏蔽件連接，而不通過附件及油箱連接，改善磁通分布，大大降低了漏磁損耗且降低變壓器對外部的電磁干擾。該變壓器磁屏蔽件分部在上部4個(gè)角及下部4個(gè)角，每個(gè)角7塊磁屏蔽件，上下、左右均對稱，共計(jì)56塊，每塊磁屏蔽件通過軟銅線與夾件一點(diǎn)連接，并與鐵芯保持5 mm的設(shè)計(jì)間隙，磁屏蔽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示。

圖6 磁屏蔽件安裝位置及絕緣結(jié)構(gòu)俯視圖

圖7 磁屏蔽件安裝位置及絕緣結(jié)構(gòu)

2 內(nèi)檢處理及分析

退出該變壓器，對A相進(jìn)行撤油鉆檢。將磁屏蔽件逐一拆下檢查，發(fā)現(xiàn)下夾件高壓側(cè)中間靠近鐵芯部位的一塊磁屏蔽件端部的絕緣材料破損，該磁屏蔽件端部的一片硅鋼片翹起且存在放電發(fā)黑跡象，見圖8。其他磁屏蔽件均未發(fā)現(xiàn)放電痕跡。此外，A相共發(fā)現(xiàn)15塊磁屏蔽件存在不同程度的絕緣破損現(xiàn)象，鐵芯與夾件之間的其他絕緣系統(tǒng)也全部排查，未見異常。

圖8 磁屏蔽件端部放電點(diǎn)

存在放電痕跡的磁屏蔽件采用尼龍材質(zhì)的螺栓固定在夾件上，該磁屏蔽件與鐵芯之間通過絕緣件隔離，為了促進(jìn)變壓器油的循環(huán)散熱，該絕緣件的端部制成爪形，正因?yàn)檫@一形狀，存在放電痕跡的磁屏蔽件端部脫離的那片硅鋼片在漏磁通作用下產(chǎn)生震動，穿過絕緣件的爪縫與鐵芯接觸導(dǎo)致鐵芯與夾件存在電氣連通及環(huán)流，見圖9、圖10。

圖9 放電點(diǎn)位置

在該磁屏蔽件端部位置增加紙板絕緣，紙板厚度應(yīng)保證至少2 mm 以上，見圖10。其他外包絕緣存在破損的磁屏蔽件重新用絕緣紙進(jìn)行包扎，保證其牢固可靠，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣裕度。

圖10 磁屏蔽件與鐵芯位置

處理完進(jìn)行抽真空、注油、熱油循環(huán)、靜置、交接試驗(yàn)，交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格。 投運(yùn)后該變壓器的鐵芯、夾件接地電流不隨負(fù)荷的投切而變化異常，故障處理完畢，后續(xù)加強(qiáng)跟蹤。

磁屏蔽件與鐵芯之間存在5 mm的設(shè)計(jì)間隙，磁屏蔽件的外絕緣包扎材料破損導(dǎo)致與鐵芯之間的絕緣強(qiáng)度下降，但是停電狀態(tài)下磁屏蔽件與鐵芯之間的間隙充滿變壓器油，其絕緣狀況良好，絕緣電阻測試難以發(fā)現(xiàn)存在異常。當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，磁屏蔽件連接的漏磁通較小，其振動幅度較小，其間隙絕緣仍能合格；當(dāng)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，磁屏蔽件連接的漏磁通較大，其振動幅度變大，其間隙的絕緣距離不足，使鐵芯、夾件之間形成環(huán)路、出現(xiàn)環(huán)流。磁屏蔽件安裝工藝不良及磁屏蔽件與鐵芯之間的絕緣裕度不足是引起鐵芯與夾件之間存在環(huán)流的原因[8-10]。

3 結(jié)束語

通過對該變壓器進(jìn)行全面的排查分析，發(fā)現(xiàn)在變壓器帶負(fù)荷后鐵芯與夾件之間存在環(huán)流現(xiàn)象，進(jìn)而確認(rèn)該變壓器鐵芯與夾件之間的絕緣系統(tǒng)存在異常。通過停電內(nèi)檢重點(diǎn)檢查鐵芯與夾件之間的磁屏蔽系統(tǒng)，最終定位到故障點(diǎn)。為全面排除隱患，對所有磁屏蔽件進(jìn)行絕緣加強(qiáng)處理，消除運(yùn)行中可能存在的安全隱患。該變壓器帶負(fù)荷后才暴露出鐵芯、夾件接地電流異常，而常規(guī)檢測方法難以發(fā)現(xiàn)這類問題。因此，新投變壓器應(yīng)盡快帶負(fù)荷運(yùn)行，期間應(yīng)加強(qiáng)鐵芯、夾件接地電流的檢測跟蹤工作，以便盡早排查出類似問題。