一起500 k V變壓器局部放電故障的診斷與處理

趙　軍，邢　超，朱思旭，古海峰，劉宏亮，尹子會(huì)

（1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021；2.國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050000）

一起500 k V變壓器局部放電故障的診斷與處理

趙軍1，邢超1，朱思旭1，古海峰1，劉宏亮1，尹子會(huì)2

（1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021；2.國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050000）

針對某500 k V變電站4號(hào)變壓器高壓側(cè)引線屏蔽管懸浮放電引起局部放電的問題，從放電電壓、傳遞比、油色譜、支撐加壓等方面進(jìn)行試驗(yàn)分析，認(rèn)為高壓套管引線處屏蔽管與套管的電位連接線斷裂是導(dǎo)致該變壓器局部放電的原因，提出更換新等電位線的處理措施，通過對A相變壓器進(jìn)行各項(xiàng)交接試驗(yàn)，結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)正常。為今后500 k V變壓器安裝施工、運(yùn)行維護(hù)和技術(shù)監(jiān)督積累了經(jīng)驗(yàn)。

變壓器；局部放電；油色譜；屏蔽管；等電位線

超高壓電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，安裝質(zhì)量對變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響。而局部放電試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部絕緣有無破壞性放電源的存在，以及可以分析內(nèi)部絕緣是否存在介電強(qiáng)度過高的區(qū)域［1］。因此，采用局部放電試驗(yàn)來檢驗(yàn)變壓器安裝質(zhì)量是非常有效的手段。以下就一起某500 k V變電站4號(hào)變壓器由于高壓側(cè)引線屏蔽管懸浮放電引起局部放電故障的情況進(jìn)行了分析。

1　故障情況介紹

某500 k V變電站4號(hào)變壓器型號(hào)為ODFS-250000/500。在對A相變壓器進(jìn)行交接試驗(yàn)時(shí)，分別進(jìn)行了繞組直流電阻測量、電壓比測量、繞組電容量及介損測量、工頻耐壓、油色譜等試驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)異常。

長時(shí)感應(yīng)耐壓帶局部放電試驗(yàn)開始加壓后，當(dāng)電壓上升到1.1Um，放電起始，高壓、中壓放電量值分別為1 200 p C、250 p C；繼續(xù)抬高電壓至1.5Um，高壓、中壓放電量值分別達(dá)到2 600 pC、600 p C，同時(shí)試驗(yàn)波形發(fā)生改變，隨著電壓的逐步升高，波形有逐漸變密的趨勢。當(dāng)電壓下降過程中，波形有逐漸變疏的趨勢。隨后進(jìn)行了幾次重復(fù)加壓，發(fā)現(xiàn)起始電壓和熄滅電壓不穩(wěn)定。

在連續(xù)進(jìn)行多次局部放電試驗(yàn)后，局部放電突然消失，背景值為高壓120 p C，中壓190 p C。在按照國標(biāo)要求進(jìn)行加壓試驗(yàn)過程中，局部放電量沒有增長，未發(fā)現(xiàn)異常放電圖譜。

2　故障原因分析

整個(gè)試驗(yàn)過程采用紫外成像儀、超聲波局部放電檢測儀對外部試驗(yàn)引線電暈干擾進(jìn)行了定位和處理；同時(shí)通過改變試驗(yàn)接線，監(jiān)視低壓側(cè)局部放電情況排除了低壓側(cè)放電干擾。變頻電源裝置開啟濾波功能，排除電源側(cè)干擾。結(jié)合以上情況初步判斷內(nèi)部存在懸浮放電點(diǎn)。在連續(xù)進(jìn)行多次局部放電試驗(yàn)后，試驗(yàn)結(jié)果卻顯示沒有異常放電，懷疑可能內(nèi)部懸浮放電部位在重復(fù)的加壓過程中形成了新的導(dǎo)電通道，使得懸浮放電部位電位降低或與高壓帶電部位重新等電位，此處電場分布趨于均勻，失去了構(gòu)成懸浮放電的基本條件，從而使得放電消失。

2.1結(jié)合利用放電起始、熄滅電壓判斷

考慮到局部放電試驗(yàn)是對電壓很敏感的試驗(yàn)，內(nèi)部缺陷的場強(qiáng)達(dá)到起始放電場強(qiáng)時(shí)，放電才發(fā)生。因此結(jié)合觀察放電起始、熄滅電壓后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)開始加壓后電壓抬高到1.1Um，放電起始。當(dāng)電壓下降到0.5Um，放電熄滅。放電量基本保持不變，與所加電壓有關(guān)。符合內(nèi)部局部放電的特征。

2.2結(jié)合利用傳遞比判斷

試驗(yàn)人員在對其進(jìn)行方波注入時(shí)，采用了多端口注入的辦法，以方便確認(rèn)放電是否符合傳遞比：高壓注入500 pC，中壓傳遞150 pC；中壓注入500 p C，高壓傳遞80 p C。

根據(jù)高壓、中壓放電量判斷，不太符合傳遞比傳遞，通過傳遞比初步判斷，放電位置可能在繞組外部，結(jié)合傳遞比，考慮高壓側(cè)繞組出線部位可能性偏大。

2.3結(jié)合油中色譜分析判斷

首次取油樣結(jié)果見表1。

表1　油色譜取樣結(jié)果 μL/L

由表1可知，總烴超過規(guī)程注意值20μL/L，但油樣未能反映出乙炔氣體，遂考慮到可能由于氣體擴(kuò)散的原因，同時(shí)由于未能按照加壓程序?qū)ζ溥M(jìn)行完整試驗(yàn)，長時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)D段時(shí)間上未能保證1 h加壓，可能會(huì)對油化結(jié)果有影響。

為確保油色譜分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，排除氣體擴(kuò)散速率的影響，試驗(yàn)人員于連續(xù)進(jìn)行多次完整加壓后分別通過不同的取油閥抽取了油樣進(jìn)行分析。局部放電試驗(yàn)取樣化驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　局部放電試驗(yàn)取樣結(jié)果 μL/L

根據(jù)油色譜數(shù)據(jù)，利用三比值法對其進(jìn)行分析，可以判斷為電弧放電。屬于引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡(luò)，不同電位的絕緣之間發(fā)生火花放電或懸浮電位（接觸不良）發(fā)生火花放電情況。因油中色譜分析中一氧化碳和二氧化碳的含量沒有明顯的增長，可以初步判斷此放電未涉及到固體絕緣［2-3］。

2.4結(jié)合利用支撐加壓方式判斷

通過支撐法加壓，改變局部放電試驗(yàn)中高壓中性點(diǎn)的電位，將高壓中性點(diǎn)電位抬高，使得繞組匝電壓發(fā)生變化，但保證繞組端部試驗(yàn)電壓不變。此時(shí)發(fā)現(xiàn)放電起始電壓和熄滅電壓變化不大。可大致判斷放電發(fā)生在繞組外部，而不是繞組內(nèi)部。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比對和分析不難發(fā)現(xiàn)，首先放電發(fā)生在試品變壓器內(nèi)部，其次位置大致在繞組出線部位。

3　鉆檢情況

相關(guān)人員在對U相變壓器進(jìn)行鉆檢的過程中，檢查了中壓套管側(cè)的調(diào)壓引線、無載開關(guān)、中壓套管引線、低壓引線、低壓套管、低壓TA及器身上部壓板，均未發(fā)現(xiàn)異常。

檢查高壓套管附近的旁柱靜電屏，未發(fā)現(xiàn)異常；拆除高壓套管均壓球下部引線的夾持絕緣件后，發(fā)現(xiàn)絕緣件上部有微量碳黑，懷疑均壓球位置有放電現(xiàn)象，又檢查了高壓套管引線及引線處屏蔽管與套管的電位連接線，發(fā)現(xiàn)該電位連接線斷裂，產(chǎn)生懸浮電位，高壓引線出現(xiàn)炭黑，附近其它絕緣件未見損傷。

4　處理措施及效果

局放超標(biāo)及色譜異常的主要原因?yàn)樵撲X制屏蔽管的等電位連接線斷裂，鋁管懸浮所致。在進(jìn)行局放測試時(shí)，開始局放量較大，連續(xù)進(jìn)行數(shù)次試驗(yàn)后，試驗(yàn)合格，懸浮放電消失，說明在屏蔽鋁管與引線之間由擊穿形成了新的回路。此次發(fā)現(xiàn)的引線斷裂部位與之前的局部放電試驗(yàn)中預(yù)判的位置相符，符合懸浮放電特征，可以確定此缺陷是造成局部放電及色譜異常的原因。

該導(dǎo)線安裝時(shí)變壓器內(nèi)部引線接引工作應(yīng)與變壓器上部套管法蘭固定工作配合進(jìn)行。本次高壓套管一次引線及等電位線在套管法蘭盤螺栓孔未對齊的情況下，內(nèi)部接線人員就將均壓球固定到位，外部接線人員指揮吊車再次對套管進(jìn)行提拉動(dòng)作，可能是導(dǎo)致等電位線受力斷裂的原因。同時(shí)由于均壓球已經(jīng)安裝到位，安裝人員不能直接觀察到等電位線就位情況，導(dǎo)致等電位線斷裂情況未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

更換新等電位線后，重新對U相變壓器進(jìn)行各項(xiàng)交接試驗(yàn)，順利通過。

5　建議

a.由于現(xiàn)場安裝人員對變壓器結(jié)構(gòu)不熟悉，同時(shí)廠家指導(dǎo)不到位，是造成本次事故的直接原因。為避免以后類似事故重復(fù)發(fā)生，應(yīng)在安裝施工過程中加強(qiáng)監(jiān)督，優(yōu)化作業(yè)流程，注意改進(jìn)工序，確保安裝過程中不出現(xiàn)類似斷線事故。

b.等電位線建議在保證截面積大小以及一定通流能力的情況下采取銅編織帶軟連接，同時(shí)保證一定的長度裕度。

c.長時(shí)感應(yīng)帶局部放電試驗(yàn)，是發(fā)現(xiàn)此類故障的有效手段。要注意試驗(yàn)過程中排除外界干擾后的波形變化情況，此類故障為典型懸浮放電圖譜，同時(shí)，在長時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)后要結(jié)合油色譜等試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。

d.進(jìn)行交接試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)此類故障后，考慮到故障氣體的擴(kuò)散時(shí)間，要保證對變壓器油有足夠的靜置時(shí)間，以免影響油色譜分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。必要時(shí)分別從變壓器不同取油閥取油樣進(jìn)行化驗(yàn)分析。

［1］ 劉振山，楊道文，朱太云，等.幾起變壓器現(xiàn)場試驗(yàn)局部放電量超標(biāo)原因的分析［J］.變壓器，2012，49（12）：47-49.

［2］ 操敦奎.變壓器油色譜分析與故障診斷［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［3］ DL/T 722-2000，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.

本文責(zé)任編輯：楊秀敏

Diagnosis and Treatment of Partial Discharge Fault in 500 k V Transformer

Zhao Jun1，Xing Chao1，Zhu Sixu1，Gu Haifeng1，Liu Hongliang1，Yin Zihui2
（1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021，China；2.State Grid Hebei Electric Power Corporation Maintenance Branch，Shijiazhuang 050071，China）

According to the problem for partial discharge caused by suspended discharge of high voltage side lead shielded-plate tube in a transformer in NO.4 500 k V substation，This paper analyses the test from the discharge voltage，transmission ratio，oil chromatogram，Support applied voltage etc.，considers that the break of connecting line between the high voltage bushing and shielding pipe leaded to the transformer partial discharge，proposes the treatment measures for the replacement of the new connecting line，through the A phase transformer for the commissioning test，the results showed that the indicators are normal.The experience has accumulated for 500 k V transformer installation，operation，maintenance and technical supervision in future.

transformer；partial discharge；oil chromatogram；shielding pipe；equipotential line

TM855

B

1001-9898（2016）02-0057-03

2015-11-18

趙 軍（1983-），男，工程師，主要從事變電一次設(shè)備試驗(yàn)研究工作。