某500kV變壓器故障后的安全運(yùn)行管控

何潔芳

（廣東電網(wǎng)公司清遠(yuǎn)供電局，廣東清遠(yuǎn) 511500）

1 概述

變壓器是電網(wǎng)系統(tǒng)中重要的元件，其運(yùn)行工況直接關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定。合理對變壓器運(yùn)行狀態(tài)評估，當(dāng)出現(xiàn)某些故障征兆時候進(jìn)行診斷，采取保護(hù)措施進(jìn)行安全運(yùn)行管控，避免突發(fā)事件的發(fā)生。

2 變壓器運(yùn)行狀態(tài)分析

預(yù)防性試驗(yàn)、在線監(jiān)測、運(yùn)行維護(hù)記錄等資料是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評估的來源。預(yù)防性試驗(yàn)是設(shè)備運(yùn)行維護(hù)階段開展評價工作的重要環(huán)節(jié)，是發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中變壓器是否存在潛伏性故障的重要保障。

預(yù)試應(yīng)該重視試驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場分析，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與該設(shè)備歷次試驗(yàn)結(jié)果、與同類設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果相比較，參照相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)變化規(guī)律和趨勢，進(jìn)行全面分析后作出判斷[2]。

舉例：某站500 kV變壓器，三臺單相自耦無勵磁調(diào)壓電力變壓器組成，2008 年4 月生產(chǎn)，于2008 年6 月30 日投運(yùn)。在質(zhì)保期間，B 相變壓器在油中溶解氣體色譜分析預(yù)防性試驗(yàn)周期（3 個月/次）檢測乙炔含量異常。

設(shè)備銘牌：產(chǎn)品型號：ODFS10-250 000 kVA/500 kV；額定電壓：525/√3/242/√3±2X2.5%/34.5 kV；額定容量：250/250/80 MVA；連接組別：YNa0，d11；冷卻方式：ONAN/ONAF。

該500 kV 變壓器B 相變壓器油中氣體色譜分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 某500 kV變壓器B相變壓器油中氣體色譜分析數(shù)據(jù)

從表1 中5 月20 日 與3月11日數(shù)據(jù)比對，色譜分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常，乙炔數(shù)值超標(biāo)準(zhǔn)值。

應(yīng)用改良三比值法對特征氣體含量診斷分析得出故障編碼202，結(jié)論是電弧放電故障，該缺陷屬于內(nèi)部間歇性、低電位、低能量的火花放電，有可能是由于磁屏蔽或鐵芯夾件等部位接觸不良引起，也不排除鐵芯油道的級間短路的可能[1]。

表2 濾油處理后化驗(yàn)室數(shù)據(jù)

變壓器油色譜數(shù)據(jù)是分析變壓器絕緣情況的有力手段，對于變壓器油紙絕緣來說，變壓器油的閃點(diǎn)為140 ℃左右，變壓器紙?jiān)诟哂?05℃就開始裂解，高于300 ℃就完全裂解或碳化。兩種絕緣物質(zhì)決定了變壓器屬于A 級耐熱等級絕緣。乙炔是在800 ℃～1 200 ℃才能生成，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器油中出現(xiàn)乙炔，尤其是超出注意值范圍的乙炔應(yīng)高度重視。大量的乙炔是在電弧通道中生成的。放電區(qū)域存在高溫過熱，放電區(qū)域的絕緣材料（油和紙）將會嚴(yán)重老化甚至碳化，導(dǎo)致變壓器主絕緣和縱絕緣快速降低。繞組銅導(dǎo)體熔點(diǎn)為1 100 ℃左右，若變壓器內(nèi)部產(chǎn)生了乙炔，有可能產(chǎn)生了銅融化現(xiàn)象，可能直接導(dǎo)致變壓器繞組匝間短路，引發(fā)嚴(yán)重的變壓器損壞事件。

3 設(shè)備運(yùn)行維護(hù)階段狀態(tài)評價

放電故障診斷方法：油色譜、繞組直流電阻、變比、低電壓空載和短路試驗(yàn)、油的全面試驗(yàn)（帶電度、含氣量和含水量等）、運(yùn)行中局部放電超聲波測量、現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)。

電弧放電首先判斷是否涉及固體絕緣，該主變自投運(yùn)后至故障前，變壓器各項(xiàng)試驗(yàn)均按照規(guī)程開展，目前運(yùn)行記錄無異常現(xiàn)象。5月28日對主變B 相進(jìn)行運(yùn)行電壓下的在線局部放電超聲波檢測裝置檢測無明顯的局部放電特征。6 月18日組織入油箱檢查和真空濾油處理。濾油處理后化驗(yàn)室數(shù)據(jù)如表2所示。

濾油后乙炔數(shù)據(jù)在短期回復(fù)處理前的數(shù)值。一氧化碳和二氧化碳沒有較大變化。

7 月30 日試驗(yàn)室油色譜分析發(fā)現(xiàn)乙炔含量升高達(dá)到9.42 μL/L，而同期在線色譜結(jié)果乙炔仍為零。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)在線色譜色譜柱受污染要進(jìn)行更換。根據(jù)DL/Z 249-2012 變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置選用導(dǎo)則第5.3.1節(jié)，最小監(jiān)測周期應(yīng)不大于2 h，該主變由于C2H2 數(shù)據(jù)曾經(jīng)突變，把在線色譜檢測周期設(shè)置為1 h，但在實(shí)際使用中容易導(dǎo)致容易造成色譜柱污染，影響后期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測量，這種周期適合緊急時期短期可行。5 月31日改為每4小時進(jìn)行一次取樣測量。

符合GB/T 17623-1998 關(guān)于油樣再現(xiàn)性的規(guī)定兩個試驗(yàn)室測定值之差的相對偏差：在油中溶解氣體濃度小于或等于10 μL/L 時，小于30%。8月2日色譜乙炔濃度為7.2 μL/L，與7月31日晚取樣送到電科院測試結(jié)果7.62 μL/L基本一致，離線試驗(yàn)周期設(shè)為10天/次[1]，在線數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 油色譜分析在線數(shù)據(jù)

4 運(yùn)行中設(shè)備基于問題的風(fēng)險評估

評價該500 kV變電站主變要承載西電東送下送負(fù)荷供地區(qū)部分負(fù)荷，若因故障造成停運(yùn)，將導(dǎo)致四回及以上直流同時換相失敗，若單相開關(guān)拒動，將導(dǎo)致電網(wǎng)失去穩(wěn)定，系統(tǒng)振蕩中心在斷面失步解列裝置動作解列后，電網(wǎng)低頻低壓減載動作切除負(fù)荷占省級電網(wǎng)負(fù)荷的約40%，構(gòu)成特別重大事故。按照變電重要等級劃分，列為特級重要變電設(shè)備。

5 基于問題風(fēng)險的運(yùn)維應(yīng)急準(zhǔn)備

（1）提高地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和處置電網(wǎng)突發(fā)停電事故的能力，調(diào)度中心編制500 kV主變“N-1”故障事故應(yīng)急處置預(yù)案，編排電網(wǎng)運(yùn)行方式，做好500 kV變電站負(fù)荷轉(zhuǎn)移和緊急停電錯峰工作準(zhǔn)備，及時發(fā)布風(fēng)險，加強(qiáng)與上級調(diào)度部門的溝通和聯(lián)系。

（2）生產(chǎn)設(shè)備管理部針對性地編制主變事故現(xiàn)場應(yīng)急處置方案，組織運(yùn)行單位和變電站現(xiàn)場推演設(shè)備事故應(yīng)急演練。

若故障擴(kuò)大需要退出運(yùn)行檢修，啟動應(yīng)急預(yù)案，聯(lián)系廠家、上級單位、物流中心組織搶修工作。

（3）運(yùn)行部門要細(xì)致掌握電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化、重要設(shè)備運(yùn)行情況、監(jiān)督巡視維護(hù)、試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果、缺陷處理情況變化。

（4）變電站應(yīng)對該設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)巡視。

1）特殊運(yùn)行維護(hù)期間，根據(jù)負(fù)荷和天氣變化加強(qiáng)運(yùn)行管理，提高巡視質(zhì)量，做好巡視數(shù)據(jù)的收集分析。巡視時要特別注意設(shè)備負(fù)荷電流、有無熱氣流現(xiàn)象、油溫及繞組溫度是否正常、主變本體有無異常響聲等跡象，根據(jù)負(fù)荷情況增加測溫，加強(qiáng)巡視及維護(hù)在線油色譜監(jiān)測裝置。若有異常情況應(yīng)及時匯報(bào)。

2）密切關(guān)注主變隔直裝置動作情況，在裝置動作頻繁即直流電流較大（隔直裝置定值為5 A）時，檢查主變噪聲變化、有無異常聲響。

3）熟悉主變緊急停運(yùn)的操作程序，若主變出現(xiàn)發(fā)熱嚴(yán)重或異常聲響嚴(yán)重等需要緊急停運(yùn)時，應(yīng)及時向調(diào)度匯報(bào)。

6 處理結(jié)果

該主變繼續(xù)運(yùn)行至2010 年6 月8 日，因乙炔含量仍呈小幅增長趨勢，超過規(guī)程注意值，安排停電返廠修理。檢查發(fā)現(xiàn)變壓器層壓紙板階梯在上膠壓制或加工成型的過程中，有金屬碎件沾附，導(dǎo)致懸浮放電。

7 結(jié)束語

變壓器運(yùn)行狀態(tài)要采集多維度信息開展評估，擴(kuò)大研發(fā)變壓器在線監(jiān)測技術(shù)范疇，尋找新的適合在線處理的故障征兆與判斷依據(jù)，對加強(qiáng)變壓器狀態(tài)變化趨勢的預(yù)測十分重要，使設(shè)備狀態(tài)檢修逐步向以可靠性為中心的檢修方向發(fā)展，滿足變壓器安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行要求[2]。

［1］徐康健，孟玉嬋.變壓器油中溶解氣體的色譜分析實(shí)用技術(shù)［M］.北京：中國質(zhì)檢出版社，2011.

［2］陳家斌.電力生產(chǎn)安全技術(shù)及管理［M］.北京：中國水利電力出版社，2003.