220 kV變電站主變壓器故障分析及防范措施

莫桂良

摘 要：主要針對220 kV變電站主變壓器的故障及防范措施展開了分析，結(jié)合具體的故障實例，對試驗分析及解體檢查作了詳細的闡述，并給出了相應(yīng)的防范措施，以期能為有關(guān)方面提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站；主變壓器；油色譜試驗；故障錄波圖

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.149

主變壓器作為發(fā)電廠和變電所的主要設(shè)備之一，其安全、穩(wěn)定運行對電網(wǎng)安全運行起著至關(guān)重要的作用，特別是220 kV主變壓器。因此，我們必須要對變電站主變壓器存在的故障進行分析，并采取有效的措施做好防范。基于此，本文就220 kV變電站主變壓器的故障及防范措施進行分析，以期為有關(guān)方面起到一定的幫助作用。

1 故障概況

某220 kV變電站1號主變壓器運行中，故障后現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1號主變壓器本體低壓側(cè)（10 kV）套管下部手封蓋變形，3條螺絲斷裂，導致該處漏油，本體壓力釋放閥動作，詳見圖1.

該主變壓器為SFPSZ-120000/220型變壓器，額定電壓比為220 kV/121 kV/11 kV，自投運后運行狀況良好，未進行過大修改造和充放油的檢修工作，歷次預(yù)防性試驗未見異常。

2 試驗分析

2.1 油色譜試驗

故障發(fā)生后，首先對該變壓器外圍設(shè)備進行檢查未發(fā)現(xiàn)異常，然后對主變壓器本體取油樣進行油色譜分析，試驗結(jié)果見表1.

根據(jù)GB/T 7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》并結(jié)合表1結(jié)果，可以看出C2H2、H2和總烴類（標準值分別為5 μL/L、150 μL/L、150 μL/L）體積分數(shù)明顯增加，根據(jù)特征氣體法判斷變壓器內(nèi)部存在金屬性短路放電故障。

2.2 故障錄波圖分析

在分析油色譜試驗數(shù)據(jù)后，調(diào)取差動電流故障錄波圖，如圖2所示。

依據(jù)圖2差動故障電流的錄波圖，認為變壓器內(nèi)部首先發(fā)生U，W兩相短路，隨后發(fā)展為三相短路，66 ms后，變壓器三側(cè)斷路器跳開。故障發(fā)生后，絕緣電阻和直流電阻經(jīng)測試正常，故障錄波圖顯示三相電流基本平衡，初步可以判斷短路發(fā)生在線圈外部。考慮到低壓繞組引出銅排三相距離較近，可能發(fā)生三相短路，故障點基本確定在低壓引出線位置。

2.3 繞組變形情況

當變壓器遭受短路電流的沖擊，懷疑繞組發(fā)生變形時，應(yīng)當對變壓器進行繞組變形測試、低電壓阻抗測試、電容量測試三項試驗來綜合分析和判斷繞組變形情況。

2.3.1 繞組變形測試

在繞組變形測試中，采用常用的頻率響應(yīng)法進行比較：①橫向比較。通過繞組變形測試得出三相圖像，基本吻合。②縱向比較。通過與歷年預(yù)試圖形比較，未發(fā)現(xiàn)明顯差異。

2.3.2 低電壓阻抗測試

對高壓—中壓、高壓—低壓和中壓—低壓進行低電壓阻抗測試后，通過分析相關(guān)分析數(shù)據(jù)，得知低電壓阻抗三相平衡度較高，相間誤差很小，最大值僅為1.48%，低于注意值2%.

通過分析上述繞組變形和低電壓阻抗測試相關(guān)結(jié)果，可以判定該變壓器繞組未發(fā)生明顯變形。

2.3.3 電容量測試

通過測試1號主變壓器的電容量，并與出廠值進行縱向比較，得出相對誤差最大為3.89%，未超過DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定的10%.然而，根據(jù)實際經(jīng)驗，當該值超過3%時需要引起注意。為了查明原因，將電容量分解為低壓—地、中壓—低壓、高壓—中壓、中壓—地、高壓—地5個參數(shù)。其中，低壓—地、中壓—低壓和高壓—中壓表征了繞組間的電容量，研究這3個參數(shù)變化情況，就可以確定變形的繞組，測試結(jié)果見表2.

由表2可以看出，低壓—地電容、中壓—低壓間電容、高壓—中壓間電容這3個參數(shù)變化率最大為0.56%，遠低于3%.此外，通過對比以往3次預(yù)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，最大偏差僅為-0.008 4%，表明此次故障未明顯改變繞組電容量。

3 解體檢查

為進一步檢查故障部位，對該變壓器進行了吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)故障點的放電痕跡。根據(jù)吊罩情況可以看到，此次放電及短路的位置是裸露的銅排，初步推測變壓器內(nèi)部存在異物，導致變壓器低壓側(cè)銅排處發(fā)生短路。為驗證該推測結(jié)果，將變壓器低壓側(cè)更換掉的銅排取燒灼部分進行元素成分分析。結(jié)果顯示，燒灼斑內(nèi)存在明顯的熔化痕跡，并存在一些圓點狀氧化物。圓點氧化物尺寸為幾微米到數(shù)十微米，其中，分析出較高含量的鐵及鈣硅鋁等雜質(zhì)成分，正常區(qū)域除表面分析除含少量的氧和硫外基本只有銅，表明變壓器銅排燒灼區(qū)內(nèi)存在含鐵的圓狀氧化物，正常區(qū)基本為純銅，說明變壓器內(nèi)部存在金屬異物，最終導致該變壓器低壓側(cè)銅排處發(fā)生短路事故。

4 防范措施

考慮到此次故障部位發(fā)生在繞組低壓出線裸銅排處，說明此部位在運行中處于薄弱點，變壓器在出廠前或進行大修時，建議對該處及其他金屬裸露部分進行絕緣包扎。

對220 kV主變壓器進行安裝或大修時，需加強對現(xiàn)場的管控，確保不遺留雜質(zhì)和異物，保持良好和清潔的現(xiàn)場。

在變壓器監(jiān)造過程中，監(jiān)造人員應(yīng)核實銅排與箱壁間距是否滿足要求，以及銅排表面是否包扎絕緣，以防異物形成短路或接地。

5 結(jié)束語

綜上所述，如果變電站主變壓器出現(xiàn)了故障問題，將會對變電站的正常運行造成嚴重的危害。因此，我們需要認真分析短路故障問題存在的原因，并要采取有效措施做好應(yīng)對，以確保變壓器的正常工作，從而為變電站的安全、穩(wěn)定運行帶來幫助。

參考文獻

[1]張芬.一起220 kV變電站主變壓器跳閘事故分析[J].華電技術(shù)，2010（32）.

[2]張慶華.某變電站220 kV主變壓器故障損壞情況分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（29）.

[3]王接旭，華向陽，王源鑠.變壓器高壓繞組匝間短路故障原因分析[J].電氣制造，2014（08）.

〔編輯：劉曉芳〕