500kV變電設備運行故障及處理措施分析

陳惠?鄭慧斌

摘要：500kV電網是區域電網的主干網架，保證500kV電網安全可靠性運行對于電網公司具有重要意義。分析了500kV變電設備運行故障及處理措施，總結了500kV電力變壓器的常見故障及處理方法，提出了500kV變壓器運行中的巡視檢查及反事故措施，研究了500kV并聯電抗器故障判別方法。

關鍵詞：500kV變電設備；運行故障；故障處理

作者簡介：陳惠（1985-），女，浙江溫州人，浙江省電力公司檢修分公司500kV甌海運維站，500kV運維站值長，助理工程師；鄭慧斌（1984-），男，浙江溫州人，浙江省電力公司檢修分公司500kV甌海運維站，500kV運維站主值，助理工程師。（浙江 溫州 325000）

中圖分類號：TM642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0196-01

“十一五”期間，我國經濟快速發展，電力工業也取得了巨大的進步。“十二五”期間，電力工業將朝著大電網、大水電、大火電和特高壓的方向發展，現全國已經形成了東北、華北、華東、華中及南方電網互聯的跨區省電網。隨著各個區域電網之間聯系的更加緊密，其輸送的容量將越來越大，這樣的大電網一旦發生事故，不但會給國民經濟造成巨大損失，而且還可能威脅到社會穩定及國家安全，美加大停電和印度大停電就是典型的案例。由于特高壓電網正在逐步規劃和建設中，因此現階段主要是要保證500kV超高壓電網的安全穩定運行，特別是500kV變電設備的安全穩定運行。本文對500kV變電設備運行故障及處理措施進行了分析。

一、500kV電力變壓器的故障分析

通常將500kV變壓器的故障分為兩種，即內部故障和外部故障。其中內部故障是指發生在變壓器郵箱內的各種故障，較為常見的內部故障為變壓器分接開關及繞組的故障，變壓器內部設備是否發生故障主要取決于其動穩定性。500kV變壓器外部故障通常為變壓器油箱套管及其引出線上所出現的故障，變壓器外部設備是否發生損壞主要取決于其熱穩定性。下面對幾種常見的500kV變壓器故障進行簡要分析：

1.繞組的故障

繞組出現的故障主要為匝間短路故障、繞組相間短路故障和繞組的斷線故障等。發生這些故障的原因如下：在設備制造或檢修的過程中，發生了局部絕緣損壞的現象，造成設備遺留了許多缺陷；在設備正常運行時有雜物落入，導致繞組溫度過高發生絕緣老化現象；設備的制造工藝不良，其機械強度無法承受短路的沖擊，使繞組發生變形而導致絕緣損壞；繞組發生受潮現象，導致絕緣膨脹進而堵塞了油道，致使變壓器局部過熱；絕緣油內混入了水分而導致其發生了劣化，導致繞組暴露在空氣中。

500kV變壓器在正常運行過程中由于上述原因一旦發生了絕緣擊穿的現象，就會導致繞組出現匝間短路或接地短路。當500kV變壓器發生匝間短路時，其油溫將會出現顯著增高，電源測的電流也會出現明顯增大，同時伴隨著吱吱的冒泡聲。500kV變壓器匝間短路的后果是會導致瓦斯保護動作，相關人員應及時處理變壓器匝間短路故障，避免更為嚴重的單相接地故障的出現。

2.分接開關的故障

500kV變壓器經常發生的分接開關故障是其表面的灼傷及各接頭的放電。發生這類故障的主要原因有：連接分接開關的螺絲出現了松動；絕緣板出現絕緣不良的現象；接頭的制造工藝不良，接觸不好；分接開關的接觸表面發生腐蝕現象。

3.鐵芯的故障

500kV變壓器鐵芯所發生的故障主要是由鐵芯夾緊螺桿發生了絕緣損壞，造成鐵芯內部之間的兩點連接，從而引起環流和局部發熱，嚴重時還可能導致鐵芯的燒毀，使變壓器空載損失增大。在500kV變壓器正常運行過程中若發現了鐵芯故障，則應首先對鐵芯的外觀進行檢查，然后對各相繞組的直流電阻值進行測量和比較，最后用電流表法對片間的絕緣電阻進行測量。

二、500kV變壓器運行中的巡視檢查及反事故措施

500kV變壓器作為輸電網的骨干節點，其運行必須在銘牌技術所規定的技術范圍內進行，要保證其運行電壓不超過變壓器分接頭額定電壓的105%，同時應注意以下措施：

第一，對500kV變壓器的油溫進行控制。嚴禁變壓器的上層油溫超過表1中的允許范圍，保證變壓器正常運行時的絕緣強度，防止出現絕緣油劣化的現象。

同時由于在實際的運行過程中每臺變壓器的運行條件及所帶負荷是不同的，因此不能只以上層油溫的允許值作為變壓器運行溫度的依據，還必須根據實際運行經驗進行分析，如變壓器的油溫突然升高，則應對冷卻循環及油裝置進行檢查，進而判斷變壓器是否出現了內部故障。

第二，對油質進行檢查。500kV變壓器正常運行時其油質應為微黃色且透明的，油面應在周圍溫度標準線以內，若油面過低則變壓器可能發生了漏油的現象，反之則可能是冷卻裝置使用不合理，或出現了內部故障。

第三，對變壓器的聲音進行檢查。500kV變壓器正常運行時應發出連續均勻的嗡嗡聲，若出現了雜亂的聲音，相關人員應迅速匯報值班班長和調度員。

第四，對變壓器套管及冷卻裝置進行檢查。正常的套管及冷卻裝置應該是清潔完整且無裂紋的。

三、500kV并聯電抗器故障判別方法

500kV并聯電抗器具有重要功能：不但能夠對容性的無功功率進行吸收，而且還能夠對所出現的操作過電壓和工頻過電壓進行限制，同時提高重合閘的效率。因此，對并聯電抗器進行防護意義非常重大。[1]當500kV并聯電抗器發生了匝間短路故障和接地短路故障時，系統中將會出現零序故障分量，根據零序分量所產生的位置，可將其分為兩種情況：即取自電抗器的中性點或高端，同時也對零序電流的正方向進行了規定，即當發生了匝間短路故障時，零序電流將落后零序電壓90°，反之，當發生了外部的接地故障時，零序電流將超前零序電壓90°。因此，零序電流和零序電壓的相位關系可以作為對電抗器故障進行判斷的標準。

若是500kV并聯電抗器的一匝發生了短路故障，則此時一定會產生不平衡電流，此不平衡電流是三相的，若此時沒有零序電壓，可通過導入補償電壓的方法來增加敏感性。若出現一匝短路與接地的故障，則此時零序電壓和補償電壓的方向是相同的，補償電壓將起到助增的作用；但若一旦發生了接地故障，則零序電壓和補償電壓的方向是相反的，此時補償電壓將起到助減的作用。因此，利用零序電壓和補償電壓的相位關系即可對500kV并聯電抗器單匝短路故障進行判斷。

四、結論

當前特高壓電網尚未完全建成，500kV電網作為區域內的主干電網，承擔著區域供電的重要任務。500kV變電設備是區域主干電網的節點，相關人員應采取積極措施保障500kV變電設備的安全可靠運行，及時發現并處理潛在故障，提高500kV主干電網的安全性和可靠性。

參考文獻：

[1]韓彥華，黃曉民，杜秦生.同桿雙同線路感應電壓和感應電流測量與計算[J].高電壓技術，2007，33（1）：140-143.

（責任編輯：宋秀麗）