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  • 頭條一起全密封35kV變壓器的故障分析
    2021-06-05 作者:于曉翔  |  來源:《電氣技術》  |  點擊率:
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    導語國網福建電力有限公司檢修分公司的研究人員于曉翔,在2020年第6期《電氣技術》雜志上撰文,針對一起35kV全密封變壓器重瓦斯保護動作跳閘現象,通過油色譜試驗、絕緣試驗、直流電阻試驗、變比試驗等分析以及解體檢查,得出是由于高壓繞組發生匝間短路導致,并提出了相應的預防措施。

    近年來隨著社會經濟的不斷發展,社會用電量與日俱增,電網事業得到了迅速的發展。變壓器作為電網中的重要設備,其運行正常與否對電網安全具有十分重要的意義。

    現階段,全密封變壓器在電網中有著較大存量,但由于設備結構原因,廠家往往不建議對該類型變壓器進行取油操作,大多數電網公司在完成該變壓器投運30天內的例行取油工作后,未再持續開展有效的油色譜跟蹤試驗,使得該類型變壓器僅能依靠帶電檢測及周期6~7年停電試驗進行設備運行情況跟蹤,存在較大的安全隱患。

    2017年9月27日15:46,某500kV變電站35kV #1變壓器(型號:SZB9-M-800,生產日期:2010年6月)發生過流動作,重瓦斯保護動作跳閘。現場設備接線圖如圖1所示。

    檢查現場發現,該變壓器及高低壓側設備外觀均正常,引線接頭無燒蝕痕跡,事發當時未進行調檔,本體瓦斯繼電器內存在大量氣體。核查監控后臺,故障時該變壓器電流一次側電流70.38A,二次側1.173A。電流互感器變比為300/5,超過過流定值0.64A,過流保護動作,變壓器本體輕瓦斯、重瓦斯動作,有載重瓦斯跳閘,未發現有區外故障。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    圖1 現場設備接線圖

    檢查該變壓器歷史運行情況,最近一次調檔時間為2017年9月5日,從3檔調至4檔。帶電測試方面,該變壓器鐵心及夾件未外引,歷次紅外測溫圖譜無異常。高壓試驗方面,最近一次試驗時間為2017年6月22日,試驗結果均正常。

    油氣試驗方面,由于該變壓器為全密封油浸式變壓器,廠家認為在其壽命期(20~30年),正常使用狀態下,沒有必要抽取油樣做檢驗,故投運后取油10次即停止取油,上次油氣試驗數據時間間隔較為久遠,不具備參考價值。

    1 現場試驗

    1.1 油氣試驗

    試驗人員到達現場后對該變壓器本體、瓦斯繼電器、有載調壓開關分別進行了取樣,油氣試驗結果見表1。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    表1 油氣試驗結果

    從表1可知,變壓器有載開關油樣微水及耐壓試驗正常,本體油樣、瓦斯繼電器油樣中的H2、C2H2、總烴數據具備一致性,均遠超過標準值,證實該變壓器內部存在過熱及放電現象。

    1.2 高壓試驗

    當日同時進行了高壓試驗,現場天氣晴,環境溫度33℃,濕度百分比56%,變壓器油溫35℃,絕緣類試驗,包括絕緣電阻、介損和電容量以及外施工頻耐壓,數據均合格,說明變壓器未有貫穿性絕緣損傷,主絕緣正常。

    變壓器直流電阻測試過程中(數據見表2),高壓側AB和AC直流電阻數值相當,但均約為出廠和交接值的1.5倍。BC直流電阻初次測試時使用A廠家的BZC3395型直流電阻測試儀的1A檔(量程100m?~20?)進行,但電流僅能充至0.59A,無法測試出結果。

    換用B廠家的JYR-50C型直流電阻測試儀的1A檔(量程20m?~24?)復測,依然存在相同問題。后換用15mA檔(量程20?~20k?)測試,測得BC相直流電阻數值約為AB相或AC相的2倍,3個高壓側線電阻初值差及平衡率均嚴重超標。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    表2 直流電阻試驗結果

    為驗證直流電阻測試結果,隨即進行了變比試驗,結果見表3。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    表3 變比試驗結果

    表3中變比測試結果顯示BC變比異常,與表2中直流電阻測試結果相互印證,懷疑BC繞組間存在故障。

    2 數據分析

    考慮到該變壓器歷史運行過程及試驗數據均無異常,故初步懷疑存在以下3種故障可能:①三相繞組中存在匝間短路;②繞組焊接不良或斷股;③分接開關接觸不良。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    表4 高壓側相電阻對比

    由表4可知高壓側相電阻數據均在合格范圍內,隨后對有載分接開關進行排查,數據見表5。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    表5 各檔之間直阻差值

    通過對比相鄰檔位間的直阻數據差值,縱向對比發現不同檔位之間直阻差值變化較為平均,但橫向對比BC間直阻差值明顯大于其他兩組的差值,現場進一步采用了有載調壓開關測試儀進行了拍波測試,發現AB、CA的拍波圖均與歷史圖相似,但BC拍波圖存在異常。

    以4檔切換至3檔的拍波圖為例(如圖2—圖4所示,其余波形相似)。

    由圖2—圖4可以明顯看出,該變壓器BC的拍波圖與其余兩相存在明顯的差異,且不同檔位間圖像具有高度一致性。根據該變壓器BC直流電阻測試過程中,無法通過1A測試電流,但可以通過15mA測試電流的現象,初步判斷有載調壓開關無異常,但BC間繞組存在部分熔斷現象,需要解體對BC間繞組情況進行驗證。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    圖2 變壓器AB 4檔到3檔拍波圖

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    圖3 變壓器BC 4檔到3檔拍波圖

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    圖4 變壓器CA 4檔到3檔拍波圖

    3 解體分析

    10月10日對該變壓器進行了解體,解體后對直流電阻與變比結果進行了復測,測試結果與解體前相同,有載調壓開關過渡電阻數值與銘牌相符。

    一起全密封35kV變壓器的故障分析

    圖5 變壓器高壓繞組B相某層匝間短路

    高壓繞組B相端部層間絕緣及周圍引線表面有燒黑碳化痕跡(如圖5所示),而器身及線圈其他部位、調壓開關芯子等附件未發現異常,故判定該變壓器高壓繞組B相某層發生匝間短路,導致了變壓器內部放電及過熱現象,故障情況下產生大量氣體,涌入變壓器瓦斯繼電器,并間接涌入有載調壓開關所處環境及其瓦斯繼電器內,造成該變壓器重瓦斯動作跳閘。

    4 結論

    從本次事件可以看出,雖然由于設備結構原因,廠家往往不建議對全密封變壓器進行取油操作,但由于其多應用于低電壓等級環境,未配備油色譜在線監測裝置,且電氣試驗間隔時間較長,對于初期故障紅外測溫受環境溫度影響,結果不如油色譜試驗數據直觀明了,故對全密封變壓器依然應當定期進行油色譜試驗(必要時予以補油),以保證電網安全穩定運行。

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