張河灣電站SFC輸入變直阻超差缺陷分析及處理

金清山，羅全兵，黃 鵬，任 剛

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 引言

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣測魚鎮附近的甘陶河干流上，距井陘縣城公路里程45 km，距石家莊市公路里程77 km。該電站總裝機容量為1 000 MW，安裝4臺單機容量250 MW的單級混流可逆式水泵水輪機組。

張河灣電站配置1套靜止變頻啟動裝置（SFC）系統，位于地下廠房附屬用房，由輸入/輸出開關、輸入/輸出變壓器、變頻單元、控制單元、保護單元及輔助單元等幾部分組成。其中，SFC輸入變壓器器由法國Celduc Transfo公司生產，于2007年12月投入運行，已投運12年。

2 故障現象

2018年9月19日13:30:00進行SFC系統輸入變預防性試驗，發現輸入變壓器低壓側星形繞組直流電阻相差超標，不滿足標準要求。

根據Q/GDW 11150 -2019《水電站電氣設備預防性試驗規程（發布版）》7.1.6繞組直流電阻要求：“相間互差不大于2 %（警示值）”，張河灣電站SFC輸入變直阻試驗數據超過規程要求。

3 原因分析

（1）為了分析缺陷原因，張河灣電站運維人員對歷次試驗數據進行了對比，見表1～4。

表2 2014年SFC輸入變直阻試驗數據

表3 2015年SFC輸入變直阻試驗數據

表4 2018年SFC輸入變直阻試驗數據

經過歷年試驗數據對比分析發現，SFC輸入變低壓側星形繞組相間差存在逐步增大的趨勢，說明該缺陷是逐漸發展的缺陷。對比三相直阻，A相直阻偏大，故障范圍應該在A相繞組及引線部分。

（2）為了進一步分析直阻增大對變壓器運行的影響，對歷次油化驗報告進行了對比分析，見表5～8。

表5 2015年SFC輸入變油樣化驗數據

表6 2016年SFC輸入變油樣化驗數據

表7 2017年SFC輸入變油樣化驗數據

表8 2018年SFC輸入變油樣化驗數據

經對比歷年油化驗分析報告，自2015～2018年，SFC 輸入變烴類（甲烷 (CH4)、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）等）氣體含量逐步增加，總烴含量增加，說明變壓器內部存在局部過熱現象，屬于低溫過熱情況。

綜上分析，SFC輸入變壓器內部存在發展性缺陷，存在局部接觸電阻過大的情況，可能存在以下幾種原因：

1）變壓器繞組內部存在缺陷；

2）繞組引線連接部位接觸不良。

目前，甘南高寒草甸天然草地整體處于超載狀況，從2000年至2014年實際載畜量呈不斷上升趨勢，甘南州平均超載率達到74.3%，其中，夏河縣為41.3%[47]，說明理論載畜量遠小于實際載畜量，僅依靠本研究所得的理論載畜量不能反映草地的真實利用狀況，也不足以制定合理的載畜量和管理措施。因此，在牧草生長的不同季節，應結合實際載畜量，準確評價草地生產狀況，采用以牧草產量為基礎的DM載畜量和以營養成份為基礎的DCP載畜量相結合的方式安排放牧，并合理制定草地利用和保護管理措施，實現草蓄平衡和草地可持續發展。

4 處理過程

2018年10月27日，張河灣電站對SFC輸入變進行解體檢查，查找缺陷原因。

4.1 SFC輸入變繞組吊出后，對變壓器直阻進行修前試驗

（1）第一次試驗：純繞組直阻測量（不帶引線）

圖1 第一次試驗位置

表9 第一次試驗結果

純繞組測試直阻時，三相偏差為0.137 %，小于標準要求的2 %，依據此數據可以判斷：SFC輸入變低壓側星型繞組符合標準要求，繞組本體正常。

（2）第二次試驗：帶引線、繞組進行直阻測量

圖2 第二次試驗位置

表10 第二次試驗結果

帶繞組及引線測試直阻時，三相偏差為6.585 9%，與初始相比，偏差大于標準要求的2%，依據此數據可以判斷：SFC輸入變低壓側星型繞組及引線直阻測試結果超標，不符合標準要求。

4.2 分析及處理

（1）對比兩次試驗數據，帶引線試驗時，A相直阻測量數據明顯增大，故可以判斷故障范圍在A相套管與繞組之間的引線部分。

圖3 故障范圍查找

（2）對A相套管與繞組間的引線部分進行檢查

首先對引線部分進行外觀檢查，銅排及連接部分無明顯缺陷。

對引線連接部分的把合螺栓進行檢查，發現A相引線軟連接內側4條把合螺栓均松動。

將該連接部分的把合螺栓進行緊固，并對全部螺栓進行緊固檢查。

圖4 缺陷位置

4.3 處理完畢后再次進行直阻試驗

（1）第三次試驗：帶引線、繞組進行直阻測量，驗證處理效果

表11 第三次試驗結果

經過處理，試驗數據與出廠數據偏差為1.336%，小于標準要求的2%，試驗數據合格。處理后，SFC輸入變低壓側星型繞組A相直阻數值明顯減小，說明螺栓松動是導致A相繞組直阻增大的主要原因。但對比三相直阻數據，A相直阻仍然大于其他兩相直阻，針對此情況，專家認為：由于A相引線長度較其他兩相引線長度長，所以直阻必然會大于其他兩相，屬于變壓器結構性超差。

（2）第四次試驗：平衡三相引線長度后再次進行直阻測試，驗證引線長度不同對試驗結果產生的影響平衡三相引線長度后，直阻相差明顯減小，即證明引線長度不同是導致三相直阻互差偏大的主要原因。

圖5 第四次試驗位置

表12 第四次試驗結果

4.4 SFC輸入變充油后進行交接試驗

表13 SFC輸入變充油后進行交接試驗結果

經過對比發現，本次試驗數據與出廠數據偏差0.75%，符合國標GB 50150-2016《電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標準》8.0.4.3：“變壓器的直流電阻，與同溫下產品出廠實測數值比較，相應變化不大于2%”。

4.5 將SFC輸入變移回輸入變室，進行投運前試驗

表14 SCF投運前試驗結果

經試驗，SFC輸入變低壓側星型繞組直阻互差滿足標準要求，缺陷已消除，可以投入運行。

5 結論

（1）現場運維人員對進口變壓器結構的認知程度不足，需進一步加強培訓，提高運維人員進口變壓器運行狀況分析水平。

（2）積極與廠家聯系，收集設備的原始試驗數據，便于后續試驗數據分析。

（3）張河灣電站將根據實際情況，縮短變壓器直流電阻試驗周期，及時發現設備存在的缺陷隱患，保證設備的安全穩定運行。