一起主變油色譜異常的原因分析與故障處理

成維斌

(甘肅大唐國際連城發電有限責任公司，甘肅 蘭州 730332)

0 引言

某發電公司3號主變壓器型號為SFP10-370000/220，額定容量370?MVA，額定電壓242±2×2.5?%/20?kV,冷卻方式為強迫油循環風冷，由常州東芝變壓器有限公司2003年10月生產，于2005年初投產運行。2015-03-28，開展最近一次預防性試驗，各項試驗數據合格；2016-06-23開展常規例行絕緣油色譜分析，各項數據無異常。該公司變壓器油色譜分析周期為2個月1次，嚴于國家和行業標準。

變壓器絕緣油中主要有氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等溶解氣體，其中甲烷、乙烷、乙烯、乙炔4種氣體的總和稱之為總烴。通過色譜分析可以知曉變壓器絕緣油中溶解氣體的含量，對溶解氣體含量進行分析，從而判斷變壓器內部的狀態是否正常。

1 事件經過及排查

2016-09-12，在對3號主變壓器例行絕緣油色譜分析時，發現測量數據異常，總烴含量超標并且有乙炔出現，產氣速率較快。經過多次不同位置取樣化驗及外送化驗，確定為變壓器內部故障。

1.1 異常前后色譜數據對比

2016-06-23，例行絕緣油色譜分析總烴31μL/L，各項數據無異常。

2016-07-01至2016-08-10，機組停備無檢修。

2016-08-11，機組開機運行。

2016-09-12，發現例行絕緣油色譜分析氣體特征數據異常，總烴達到343?μL/L，乙炔1.85μL/L，可燃氣體含量升高。

2016-09-14及2016-09-18，異常數據有變大趨勢，且變大速度與負荷大小有關系。

根據DT/L?722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》進行氣體含量三比值法計算，編碼組合為0-2-2，屬高溫過熱故障，計算溶解氣體絕對產氣速率嚴重超出注意值。主變油色譜數據變化情況如表1所示。

1.2 外部排查

(1)?油樣送外部2家單位化驗后進行數據比對，以排除化驗人員及儀器因素對數據的影響。

(2)?對變壓器本體各部紅外成像檢測，未發現異常高溫點。

表1 主變油色譜數據變化情況 μL/L

(3)?用毫安電流表測量鐵芯接地引下線電流為1?mA，在正常范圍。

(4)?測量高壓側CT二次電流輸出正常，確認CT二次側無開路現象。

(5)?檢查潛油泵無異音，測量各潛油泵電機絕緣電阻均在500?MΩ以上，油流計顯示正常。

(6)?潛油泵依次輪停，觀察油色譜數據，無明顯變化。

(7)?每天取樣跟蹤油色譜結果，掌握數據發展趨勢。

(8)?運行人員每天2次對3號主變瓦斯繼電器進行排氣，均無氣體排出。

(9)?高壓側A，B，C相升高座底部油樣色譜中，A相總烴、乙炔較其他2相數值較高。

(10)?因電網需要，暫不能停運機組進行檢查，為此制定措施，9月20日起開始限制機組負荷在180?MW以下運行，每日2次檢測油色譜數據，產氣速率放緩。

2 故障查找與處理

2016-09-25，3號主變停運，首先開展變壓器繞組直阻測量及介損、耐壓等各項試驗，測得直流電阻不平衡度21?%。因CO和CO2數值上升較緩慢，通過直阻和升高座底部油樣分析數據，初步判斷?A相無載分接開關存在故障。

2.1 故障查找

(1)?主變停運后，拆除高、低壓側引線，測量高壓側第3檔(工作檔、242?kV)直流電阻，A相直流電阻 0.150?8?Ω、B 相直流電阻 0.122?7?Ω、C相直流電阻 0.129?9?Ω，不平衡度 21?%，不合格。低壓側直流電阻不平衡度0.36?%，合格。

(2)?安排主變套管及本體介質損耗、直流耐壓及泄漏電流等檢查試驗工作，各項數據合格。打開鐵芯接地線，測量鐵芯對地絕緣電阻1?000?MΩ/1?000?V 合格。

(3)?停運后第3天，開展主變本體排油、抽真空、注入干燥壓縮空氣等內部檢查準備工作。

(4)?停運后第4天，具備內部檢查條件，廠家技術人員進入本體內部查找，未發現明顯故障點。

(5)?現場討論決定，通過無載分接開關切換后測量直流電阻變化(見表2)來判斷。經過輔助判斷，進一步確認無載分接開關A相存在故障。

表2 分接開關切換后直阻測量數據

(6)?停運后第5日，廠家技術人員再次進入內部檢查，進行無載分接開關動觸頭切換。通過觀察窗發現內部故障點:高壓側A相分接開關Ⅲ檔位靜觸頭有6處放電點，動觸頭有8處放電點(見圖1)。

圖1 A相分接開關動觸頭放電點

(7)?廠家技術人員同時對B，C相無載分接開關進行目視檢查，均發現微小異常點。

結合主變套管及本體介質損耗、直流耐壓及泄漏電流等常規試驗數據判斷，本次3號主變運行中油色譜數數據異常故障點已查明，無其他故障點。

2.2 故障處理

常州東芝變壓器有限公司根據現場檢查結果，告知此無載分接開關不可繼續使用，也無法修復，且無同型號無載分接開關庫存(沈陽變壓器開關廠WDGⅡ?1200A/220-6×5)。該公司提出將A，B，C三相高壓側無載分接開關Ⅲ檔(工作檔)接線短接處理，并提供了短接方案，作業工期約11天。

由于該發電公司處于電網中心位置，電網電壓長期穩定無需調壓，主變壓器投運12年來未曾調整過分接開關位置，經討論并請示電網公司及上級主管公司同意后，決定將A，B，C三相高壓側無載分接開關Ⅲ檔(工作檔)做短接處理。處理前分接開關原理如圖2所示。

圖2 處理前分接開關原理

短接示意如圖3所示，短接步驟如下：

(1)?將開關上下部出線2號和線圈出線2，5號接頭壓接在一起(圖中粗實線所示)；

(2)?將開關上下部5號出線進行電屏蔽及絕緣整形(圖中虛線所示)；

(3)?對上述開斷、連接位置進行連接，并采取電屏蔽和絕緣包覆處理。

圖3 短接示意

短接后分接開關原理如圖4所示。

短接完成后，再次對變壓器內部進行全面檢查，確認沒有問題后封閉人孔門，再抽真空、保持真空、注油、熱油循環、靜置24?h。次日，進行3號主變修后各項預防性試驗測試，試驗項目主要包括：變比測試、繞組直流電阻測試、介損試驗、絕緣電阻與吸收比試驗、繞組泄漏電流測試、繞組變形試驗、繞組局部放電測量、絕緣油試驗(油介損、色譜、微水、耐壓)，試驗結果全部合格，確認該變壓器具備投運條件。

圖4 處理后分接開關原理

2016-10-20，3號機組開機并網，對3號主變油進行多次色譜分析，得到的數據正常，如表3所示。此后，在每月2次的色譜分析中也均未出現異常數據。

表3 修后主變油色譜數據 μL/L

3 結束語

(1)?定期油色譜分析是防止變壓器發生絕緣事故的重要措施，必須嚴格執行。在嚴于國標規定周期的基礎上，應增加投運后檢測環節，可及時發現變壓器存在的異常。

(2)?大型油變壓器油色譜異常處理，應根據油色譜分析數據和產氣速率，結合運行參數及本體、附件檢查情況，綜合評估風險，制定控制措施，防止事故擴大。

(3)?變壓器分接開關短接需慎重，短接方案和絕緣處理技術必須成熟可靠，短接后各項試驗數據必須合格。