一起220kV主變臨停事故故障分析

錢(qián)昊 魏澤民 周迅

摘 要：油色譜診斷分析法是通過(guò)跟蹤取樣分析變壓器油中溶解氣體的各組分和濃度變化，再結(jié)合一定的數(shù)據(jù)分析手段，綜合判斷變壓器（電抗器、斷路器等）充油設(shè)備內(nèi)部絕緣故障的一種重要技術(shù)手段。變壓器油色譜診斷分析技術(shù)作為一種有效的帶電檢測(cè)手段，可以準(zhǔn)確判斷變壓器是否存在內(nèi)部絕緣故障，從而為設(shè)備運(yùn)行提供可靠的參考信息。本文介紹了一起220 kV變壓器油色譜診斷分析數(shù)據(jù)異常的分析和處理事件，最終將主變緊急停運(yùn)后解體吊罩，并驗(yàn)證了分析結(jié)果的正確性。

關(guān)鍵詞：變壓器;絕緣故障;油色譜分析

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）18-0052-03

Abstract： The oil chromatographic diagnostic analysis method comprehensively judges the internal insulation faults of the oil-filled equipment of the transformer （reactor， circuit breaker， etc.） by tracking the sampling， analyzing the components and concentration changes of the dissolved gas in the transformer oil， and combining certain data analysis methods. An important technical means. Transformer oil chromatographic diagnostic analysis technology， as an effective live detection method， can more accurately determine whether there is an internal insulation fault， and provide reliable reference information for equipment operation. This article briefly introduces a 220 kV transformer oil chromatographic diagnostic analysis data abnormal analysis and treatment incident， and finally after the main transformer is shut-down， the suspension cover is dismantled to verify the correctness of the analysis results.

Keywords： transformer;insulation failure;oil chromatographic analysis

1 事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

2021年3月17日21：29，110 kV古彩1開(kāi)關(guān)跳閘后重合成功，21：31古彩1因接地故障再次跳閘。110 kV古彩線為用戶線路。2021年3月18日對(duì)古1號(hào)主變進(jìn)行油色譜離線數(shù)據(jù)檢測(cè)，油中乙炔數(shù)值為18.35 μL/L。隨即安排對(duì)古1號(hào)主變停電進(jìn)行電氣性能、絕緣性能等試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。古1號(hào)主變進(jìn)行濾油處理后于3月25日投入運(yùn)行，并按照新投運(yùn)設(shè)備進(jìn)行第1、4、10、30天油色譜跟蹤。

2021年4月21日10：26：43，220 kV古寨變110 kV古鷺線發(fā)生跳閘。110 kV古鷺線為用戶線路。2021年4月22日11：00，古1號(hào)主變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，乙炔數(shù)據(jù)由0.50 μL/L突變?yōu)?.32 μL/L。2021年4月23日，對(duì)古1號(hào)主變進(jìn)行離線變壓器油色譜檢測(cè)，乙炔含量為10.40 μL/L。連續(xù)跟蹤至2021年5月19日，古1號(hào)主變油色譜在線、離線數(shù)據(jù)均無(wú)明顯變化。

2021年5月20日至6月19日，完成對(duì)古1號(hào)主變?cè)O(shè)備更換送電工作，按照規(guī)程對(duì)新投運(yùn)設(shè)備進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。2021年6月24日，在廠家工作人員的配合下，對(duì)古1號(hào)老舊主變進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊罩解體檢查。

2 舊主變的運(yùn)行工況

220 kV古1號(hào)主變?yōu)镾FPSZ7—120000/220型三繞組變壓器，出廠序號(hào)為5X183-1，沈陽(yáng)變壓器廠于1989年5月制造。該主變于1989年12月投運(yùn)，已運(yùn)行31年。

古1號(hào)主變2007年進(jìn)行過(guò)大修，最近一次例行試驗(yàn)時(shí)間為2018年4月，且各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格。按照《變電運(yùn)檢五項(xiàng)通用制度》規(guī)定，每6個(gè)月進(jìn)行一次油色譜分析，每月進(jìn)行一次紅外測(cè)溫，運(yùn)行狀態(tài)均正常[1]。

2021年4月24日至6月2日，古1號(hào)主變油色譜在線執(zhí)行3次/d、離線執(zhí)行1次/d，試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)明顯變化。

3 更換前原因分析、更換后現(xiàn)場(chǎng)吊罩檢查及結(jié)論

3.1 吊罩前乙炔超標(biāo)原因分析

2021年3月18日變壓器油色譜數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常后，立即組織人員對(duì)變壓器進(jìn)行檢查、試驗(yàn)。

對(duì)變壓器本體進(jìn)行油色譜試驗(yàn)，總烴含量為83.96 μL/L，乙炔數(shù)值為18.35 μL/L，利用三比值法判斷為電弧放電。初步判斷放電原因可能為：①線圈匝間、層間短路;②引線對(duì)接地體放電;③間隙放電;④漂浮物或懸浮電位放電[2]。

對(duì)變壓器進(jìn)行電氣試驗(yàn)，直流電阻、變比試驗(yàn)（運(yùn)行擋）無(wú)異常。利用低電壓阻抗法進(jìn)行檢測(cè)，低電壓短路阻抗的高對(duì)低縱比銘牌額定值增大1.870%，中對(duì)低縱比銘牌額定值增大2.265%，且C相增大5.2%，推斷C相存在繞組變形的可能性較大。通過(guò)頻響法分析可知，高壓側(cè)和中壓側(cè)的波峰和波谷的分布位置及數(shù)量未見(jiàn)明顯變化[3]。低壓側(cè)l bc中頻段波峰略微不同于其他兩相，繞組可能發(fā)生扭曲和鼓包等局部變形現(xiàn)象;高壓對(duì)中低壓和中壓對(duì)高低壓繞組介損無(wú)異常，電容量無(wú)明顯變化;低壓對(duì)高中壓繞組介損無(wú)異常，電容量與2007年大修后數(shù)據(jù)相比增大7%，變化較大，推斷繞組可能存在變形。此外，分接開(kāi)關(guān)特性試驗(yàn)無(wú)異常，套管介損、電容量無(wú)異常，變壓器局放、耐壓試驗(yàn)無(wú)異常，可基本排除電氣回路及主絕緣異常情況。

對(duì)分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，檢查變壓器分接開(kāi)關(guān)油位無(wú)異常，并通過(guò)主變本體油色譜特征氣體分析排除分接開(kāi)關(guān)內(nèi)漏至主變本體情況。

基于以上判斷，因古1號(hào)變?cè)O(shè)備老舊且抗短路能力不足，變壓器內(nèi)部絕緣老化、耐受力不足。110 kV線路短路時(shí)，故障電流、暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)變壓器內(nèi)部沖擊造成局部弧光放電。查看試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷，變壓器電氣回路及主絕緣均無(wú)異常，變壓器C相中低壓繞組之間電容、阻抗變化超過(guò)注意值，可能存在繞組變形情況[4]。

3.2 老舊主變現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

2021年6月25日、26日，省電科院、特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司及保定變壓器配件有限公司對(duì)老舊主變進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊罩解體檢查。

主變吊罩后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器繞組、分接開(kāi)關(guān)本體等部位進(jìn)行檢查，均未發(fā)現(xiàn)明顯的放電痕跡。根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，變壓器C相存在繞組變形的可能性較大。由于該主變已計(jì)劃進(jìn)行報(bào)廢，現(xiàn)場(chǎng)先對(duì)C相繞組進(jìn)行破壞性解體，如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)觀察C相繞組圍屏、調(diào)壓、絕緣筒、高壓、絕緣筒以及中壓解體結(jié)果，均未發(fā)現(xiàn)異常狀況。

中壓側(cè)繞組完全拆除后，低壓外第一層絕緣筒有開(kāi)裂現(xiàn)象。打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)低壓繞組嚴(yán)重變形，面向低壓側(cè)從出頭右向數(shù)第5個(gè)間隔，第1匝與第2匝之間有電弧放電痕跡，且匝間銅導(dǎo)線有不同程度的燒傷、燒損，如圖2所示。

4 原因分析

經(jīng)省電科院、保定變壓器配件有限公司以及特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司對(duì)低壓繞組變形與放電痕跡進(jìn)行檢查，確定變壓器乙炔超標(biāo)的主要原因?yàn)樽儔浩髟馐芏啻味搪冯娏鳑_擊造成低壓繞組變形，降低了匝間絕緣性能，導(dǎo)致出現(xiàn)電弧放電，引起了油中乙炔等特征氣體的增長(zhǎng)。由于該變壓器已運(yùn)行31年，抗短路能力不足，經(jīng)受多次短路沖擊后引起繞組變形，使其繞組導(dǎo)線變形拉伸，導(dǎo)線電纜紙絕緣層受損。從放電痕跡處查看，第1匝外部有一股導(dǎo)線向下脫落與第2匝接觸，運(yùn)行中由于接觸導(dǎo)致匝間絕緣摩擦使其損傷。中壓側(cè)兩次線路短路跳閘時(shí)引起此處電弧放電，是乙炔發(fā)生突變的主要原因[5]。短路低壓繞組變形引起電磁導(dǎo)線扭曲、拉伸，電磁線絕緣電纜紙受損，中壓110 kV線路多次跳閘，導(dǎo)致低壓繞組匝間電弧放電，加重了低壓繞組變形的程度。中壓線路跳閘會(huì)引起操作過(guò)電壓，導(dǎo)致低壓、中壓和高壓繞組出現(xiàn)沖擊過(guò)電壓。在沖擊過(guò)電壓下，各側(cè)繞組結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生的電壓梯度不一致，加上低壓繞組受過(guò)短路沖擊變形存在薄弱點(diǎn)，所以兩次中壓線路跳閘都導(dǎo)致變壓器乙炔的突變。電弧放電使匝間繞組燒損，導(dǎo)致絕緣距離放大，因此后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中油中乙炔等特征氣體未持續(xù)增長(zhǎng)。

隨著變壓器制作技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)制造變壓器使用的材料是電磁線，中低壓普遍使用自粘換位導(dǎo)線，且要求使用半硬銅線，以增加抗拉、抗彎強(qiáng)度。低壓繞組內(nèi)側(cè)加裝硬紙筒，繞組墊塊使用進(jìn)口紙板制作，同時(shí)要進(jìn)行熱壓密化處理來(lái)增加剛性。鐵心與硬紙筒間加圓形硬撐條，使低壓繞組形成硬支撐。繞組制造過(guò)程使用拉緊裝置，使繞組輻向更緊實(shí)。此外，可采用恒壓干燥和整體套裝工藝等。因此，現(xiàn)制造變壓器抗短路能力大幅提升。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一起220 kV主變臨停事故。220 kV主變油色譜診斷分析數(shù)據(jù)異常，進(jìn)行主變停運(yùn)試驗(yàn)，驗(yàn)證了分析結(jié)果的正確性，增加了主變事故臨停的案例數(shù)據(jù)，可為相似的事件提供經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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