全封閉變壓器鐵芯多點接地故障處理與運行監視

闞長遠，周麗濱，王慧峰，武艷秋，惠曉東

(佳木斯電業局，黑龍江佳木斯154002)

0 引言

在處理變壓器鐵芯多點接地故障時，吊罩的變壓器可以用直流法、交流法、大電流充電法等找出故障點，封閉式變壓器很難做到準確定性和定位，給查找故障點和故障處理帶來較大困難。本文對佳木斯電業局某110 kV變電站密封式變壓器鐵芯多點接地故障進行分析和處理，并提出了合理的運行監視方案。

1 故障分析過程

1.1 故障經過

2010年4月21日，佳木斯電業局某110 kV變電站2號主變壓器按計劃進行例行試驗，高壓、化學、儀表設備各項測試數據正常，評價結果為正常狀態。色譜數據如表1所示。2010年9月25日，采用色譜定期跟蹤，發現特征氣體數據與例行試驗時發生了明顯變化，各項色譜指標均嚴重超出規程規定，測試數據如表2所示。立即將該變壓器退出運行，隨后進行了多點采樣，數據與2010年9月25日的相似，測試數據如表3所示。

表1 2010年4月23日色譜試驗數據 μL/L

表2 2010年9月25日色譜試驗數據 μL/L

1.2 故障判斷方法

a.采用三比值分析法(以2010年9月26日主變壓器底部油樣為例)，經分析，比值編碼為022，判斷為700℃以上高溫過熱。

表3 2010年9月26日色譜試驗數據μL/L

b.估算故障點熱平衡溫度。故障點熱平衡溫度為T=322 lg(C2H4/C2H6)+525=844.8℃，與三比值法吻合。

c.采用四比值分析法，C2H4/H2=1.28，C2H6/ C2H4=0.1，C2H4/C2H6=9.9，C2H2/C2H4=0.05，符合鐵芯磁路故障的判據(C2H4/H2=1～3;C2H6/ C2H4＜1;C2H4/C2H6=9.9≥3;C2H2/C2H4＜0.5)。

d.分析故障氣體產氣速率。狀態檢修“168”規程規定:變壓器色譜異常時，色譜數據增幅大于10%/30 d為緊急缺陷。由于各項特征氣體均遠大于注意值，相對產氣速率達到500左右，遠遠大于10%的要求。以上特征符合鐵芯多點接地故障的具體表現，因此判斷是鐵芯多點接地造成的局部過熱緊急缺陷。

e.高壓試驗判斷。2010年9月26日，對主變壓器做了診斷試驗，發現鐵芯接地電阻為零，其它試驗均合格，與之前的判斷相符。由此，確定該變壓器故障類型為鐵芯多點接地，發生了鐵芯高溫過熱，存在大量 C2H2，該過熱點溫度已經超過1 000℃。

2 鐵芯多點接地處理方法對比與實施

2.1 方案選擇

對于該類型故障，處理的方法很多，如表4所示。通過對表4鐵芯多點接地處理方法對比分析，結合該變壓器全封閉箱體的特點，決定采用第4種方案。

2.2 方案實施

2.2.1 直流沖擊法

利用電容器放電沖擊鐵芯，使用10μF電容器多節并聯。其中一側懸浮，另一側接地。用直流發生器向電容器充電，使電壓達到8 000 V(最高不過10 000 V，從5 000～10 000 V逐次沖擊鐵芯)。充好電后，將電容器懸浮的一側用高壓絕緣桿支撐，迅速與鐵芯外引小套管連接，瞬間釋放能量，達到沖擊鐵芯接地點的目的。

每次沖擊后測量鐵芯接地情況。受電容器電壓或容量所限，施加的電壓控制為2 000～5 000 V。此項試驗直流電壓較高而且需要人工帶電操作，應注意試驗人員的人身安全，做好每次沖擊后的充分放電和個人安全防護。經實際操作，該方法并沒有起到良好效果。

2.2.2 交流沖擊法

使用220 V交流電源沖擊鐵芯，即將220 V電源火線端接到故障變壓器外引接地小套管螺絲上，將地線與變壓器箱殼連接。220 V電源的電纜截面積應大于10 mm2，電源應加裝20 A的過電流保護裝置和手動刀閘以加強沖擊電流大小和沖擊時間的控制。注意沖擊時速度要快，合上刀閘后迅速斷開，測量鐵芯接地情況，反復2～3次。

應用交流法沖擊鐵芯后測量鐵芯絕緣電阻為3 000 MΩ，接地點被打開，缺陷消除。

表4 變壓器鐵芯多點接地處理方法對比

表5 色譜跟蹤試驗數據

3 變壓器運行與監視

由于該變壓器油箱為全封閉結構，接地點的性質和程度無法確定，短時間內是否會再次造成鐵芯多點接地也不能下定論，因此對這臺全封閉變壓器編制了1個故障排除后處理和長期運行監視方案。

a.對變壓器進行濾油處理。在濾油后、注油前進行化學全項試驗。

b.注油并靜止24 h后，從主變壓器各個取油孔抽取油樣進行色譜和理化試驗，試驗結果合格后進行全項高壓試驗。

c.投運后采取逐步帶負荷運行并定期監視的方法進行狀態跟蹤。

d.色譜跟蹤。對該主變壓器進行定期色譜分析，時間分別是投運后的第1、2、4、6、8、10、13、16、30 d，分析各階段氣體變化情況。

e.鐵芯接地電流監測。投入運行監測間隔為復測1次/2h，投運后第1、2、4、6、8、10、13、16、30 d，分別測量。

f.空載運行7 d無異常后，開始逐漸帶負荷運行。運行中重復監測、試驗過程，直至帶上全部負荷。滿負荷運行30 d后無狀態指標問題即可保持運行狀態。

方案實施過程中的色譜跟蹤數據如表5所示。

由表5可知，個別特征氣體有緩慢增長趨勢，這是變壓器重新投運后固體絕緣和殘留液體絕緣中特征氣體隨溫度升高而擴散到油中造成的。在隨后的跟蹤中，氣體的增長速度已經逐步下降。另外，對該變壓器制定了較嚴格的跟蹤測試周期，并進行長期鐵芯電流監測(故障處理后鐵芯接地電流值始終維持在4 mA左右)。

4 結論

全封閉變壓器鐵芯多點接地故障的判斷和處理不同于可以吊罩的變壓器，在排除故障和運行監視方面只能在箱體全封閉條件下進行，同時必須考慮油箱內的油質和絕緣情況等諸多因素。

［1］ 陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術［M］.北京:中國科學技術出版社，2001.

［2］ 華北電業管理局.變電運行技術問答(第2版)［M］.北京:中國電力出版社，1997.

［3］ 中國電力企業家協會供電分會.電氣試驗與油化驗［M］.北京:中國電力出版社，1999.

［4］ 國家電網公司.設備狀態檢修規章制度和技術標準匯編［M］.北京:中國電力出版社，2008.