淺談500kV變電站主變故障分析處理

羅洪忠

（重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039）

1 概述

變電運行中經常發生設備故障和系統故障，設備故障可能發展為系統故障，影響整個系統的穩定性，而系統故障又能使某些設備損壞。因此，變電所一旦發生故障，運行值班人員應盡快做出正確的判斷，判斷出發生故障的設備、故障的范圍、故障的性質以及故障產生的原因，同時及早匯報現場情況，按照調度命令進行處理。而要正確實施這一過程，離不開對電氣設備故障的巡視檢查。

在對某500kV變電站2號主變B相油色譜分析中，發現其總烴超過注意值，且增長迅速，色譜數據如表1所示。

該變壓器為1993年5月出廠，2001年2月投運，型號為ODFPS-250000/500，電壓組合為(525//(230/±2×2.5%)/35，聯結組別：Yna0dll。在2007年2月曾對該變壓器進行預防性試驗，試驗合格未發現異常。

2 故障分析

2.1 油色譜分析

利用三比值法和四比值法對變壓器油色譜進行分析，其結果如表2和表3所示。

表2 三比值法分析

表3 四比值法分析

由表2和表3數據可知，產氣速率和總烴均超過注意值，由此可判斷設備存在潛伏性故障。熱點溫度估算為75l℃。

(1)按三比值法判定為高溫局部過熱故障。CO、CO2增長不明顯，可判斷為裸金屬過熱。故障點可能是由高壓側開關接觸不良、低壓側引線連接處接觸不良引起的電路故障；也可能是磁路故障，即鐵心接地、鐵心局部短路或漏磁環流。

(2)按四比值法判定為鐵件或油箱出現不平衡電流，即磁路故障。根據經驗，四比值法判斷磁路故障有較高的準確率，可作為判斷依據。

根據油色譜數據分析，估算主變內部存在約785℃左右的高溫的裸金屬過熱故障，鐵心多點接地、漏磁環流和鐵心局部短路的可能性較大。但也不能安全排除電回路分接開關或引線接觸不良的故障。

2.2 鐵心接地電流、紅外測溫、負載情況及電氣試驗結果分析

2.2.1 鐵心接地電流。近幾個月測量鐵心接地電流最大為2mA，未發現鐵心多點接地產生環流現象。

2.2.2 紅外測溫。未發現明顯的過熱點，可排除漏磁環流引起油箱發熱的故障(變壓器油箱屏蔽采用的是鋁板屏蔽)。

2.2.3 負載情況。為分析故障，將主變35kV側無功負載停運，降低主變負載，油色譜分析總烴仍然呈迅速增長趨勢。判斷故障與電回路關系不大，焦點還是集中在磁回路上。

2.2.4 電氣試驗。將主變停運，對B相進行直流電阻試驗和鐵心絕緣試驗檢查，試驗合格，未發現異常，可以排除電回路故障及鐵心多點接地故障。

2.3 綜合分析

根據各方面檢測結果綜合分析，排除不可能的因素后，主變故障原因判斷定位為：鐵心局部短路產生環流發熱或漏磁過大引起變壓器內部金屬件渦流發熱。

3 檢查情況

根據對變壓器故障原因的分析，故障點在鐵心內部或金屬件上，現場不易檢查處理，因此決定直接將變壓器返廠檢修處理。變壓器在廠內吊罩檢查情況如下：

3.1 鐵心采用并聯接地，并聯接地引線插人鐵心的銅片有一片燒斷，旁邊一片有高溫過熱燒黑變色現象。在拆下鐵心接地引線后，對鐵心各級間絕緣檢查，發現故障點處的兩極鐵心 (兩極間為6mm厚的絕緣撐條形成的絕緣油道)的絕緣為零。鐵心解體檢查發現：故障的兩極鐵心問硅鋼片有過熱變色現象；其中一極鐵心靠油道側中間的硅鋼片邊角翹起，有過熱燒傷現象。

圖1 鐵心并聯接地

500 kV大容量變壓器鐵心較厚，由于散熱和絕緣的問題，鐵心內部必須設置若干個油道和絕緣紙板，從而將鐵心分成若干個部分。鐵心各部分的接地方式一般有并聯接地和串聯接地兩種，此變壓器采用的是并聯接地方式(如圖1所示)，在每個鐵心部分的中心部位各引出一塊接地銅皮，并聯接到鐵心引出線上。

鐵心絕緣油道處的硅鋼片在疊片過程中，接縫和邊緣處很容易產生變形和翹起形成油道間短路。并聯接地方式若任一絕緣油道間發生短路，如圖1陰影部分所示abed間形成短路環，造成鐵心局部短路產生環流。由于接地銅皮插在鐵心的中心，所以短路包圍的鐵心面積很大，磁通很多，容易產生較大的短路循環電流，使短路包圍部分硅鋼片和接地銅皮過熱，最終將最薄弱的接地銅皮燒斷。

3.2 上、下夾件靠繞組側邊緣有過熱變色現象。大容量變壓器產生較大的漏磁，繞組端部是漏磁通最為密集的部位，密集的漏磁通穿過上、下夾件的邊緣，產生渦流，造成上、下夾件靠繞組側邊緣過熱變色。鐵心拉板因采用不導磁鋼板，且進行了開槽處理，未發現發熱現象。

4 處理措施

4.1 針對鐵心絕緣油道短路燒斷接地銅皮的情況，將鐵心接地方式改為串聯接地方式，接地銅皮每側只插入三張硅鋼片，即使油道短路，所包圍的鐵心面積很小，不會產生很大的環流。同時鐵心重新疊片，更換了燒壞的硅鋼片，重新布置油道，在絕緣撐條下增加了一層絕緣紙板，有效防止油道中部硅鋼片疊片邊角翹起將油道短路。

4.2 針對上、下夾件靠繞組側邊緣因漏磁產生渦流過熱缺陷，更換上、下夾件，新夾件在發熱的部位開槽，減少漏磁通穿過的面積，切斷渦流路徑。

5 建議與結論

5.1 廠家對于變壓器鐵心接地采用并聯接地方式易導致缺陷發生。建議加強到廠家的監造工作，嚴把質量關，以防止類似的缺陷發生。

5.2 利用色譜法來判斷變壓器內部的潛伏性故障比較靈敏有效，使工作人員能及時采取措施，避免事故的發生，達到防患于未然的目的。

5.3 四比值法判斷磁路故障有較高的準確率，可作為分析判斷變壓器故障的依據。

[1]肖本鋒.大型變電站主變故障的診斷[J].銅業工程，2011-06-15.