王海濱,劉忠順,于豐友
(滄州供電公司,河北 滄州 061000)
某電流互感器型號為LB9-220 W,2003年2月生產,2003年9月投運,交接試驗各項數(shù)據(jù)合格。2007年3月2日,該TA出現(xiàn)油色譜異常情況,其現(xiàn)象為氫氣、甲烷、乙烷、乙炔及總烴等含量明顯增高,而且產生率較快,實測數(shù)據(jù)見表1?,F(xiàn)場對該TA進行局部放電測試,放電量大于1 000 pC。
表1 油中氣體體積分數(shù)實測數(shù)據(jù) μL/L
測試時間及相別φ(H2)φ(CO)φ(CO2)φ(CH4)2003-09-29W相6.913.3221.70.242005-05-15W相25.954.1442.81.72007-03-02U相24.864.3617.71.58V相25.2796151.5W相21 521.442.9651.21 987.55測試時間及相別φ(C2H4)φ(C2H6)φ(C2H2)φ(總烴)2003-09-29W相---0.242005-05-15W相---1.72007-03-02U相---1.58V相---1.5W相0.59188.690.562 177.39
從表1可見,H2、CH4、C2H2及總烴體積分數(shù)均大大超過了《變壓器油中溶解氣體分析及判斷導則》中所規(guī)定的注意值,其中W相TA氫氣超標143倍,總烴超標21.77倍[1-2]。根據(jù)油中氣體組分體積分數(shù)變化的特征及三比值法進行分析,三比值特征代碼為010,屬含氣空腔型的低能量密度的局部放電。U相和V相數(shù)據(jù)正常,為了排除色譜分析過程中可能出現(xiàn)的產生誤差的偶然因素,進行2次跟蹤,但數(shù)據(jù)基本相同,都在誤差范圍之內。特別是氫氣已經(jīng)達到21 521.46 μL/L,導致TA內部壓力很大,已瀕臨爆炸邊緣,于是立即將這臺TA退出運行,進行返廠試驗。
查找近年來該TA的停電絕緣試驗數(shù)據(jù)[3],見表2。 返廠后的介質損耗和電容值見表3。
表2 近年來絕緣試驗數(shù)據(jù)
測試時間及相別tanδ/%CX/pF整體絕緣電阻/MΩ末屏絕緣電阻/MΩ出廠試驗W相0.2467382003-08-15(交接試驗)W相0.28725.8100 000100 0002004-11-26W相0.38727.4100 00030 0002005-05-15W相0.306731100 00015 000
表3 返廠后不同電壓下W相介質損耗和電容值
施加電壓值/kVtanδ/%CX/pF101.107733731.418734146 1.459736
從表3中可以看出,介質損耗超標,規(guī)程要求值為0.7%,該TA返廠后,在廠家進行了局部放電試驗和絕緣油色譜分析,所測色譜數(shù)據(jù)和局部放電量同現(xiàn)場所測數(shù)據(jù)基本相符,查出廠報告,出廠時局放量僅為4 pC,為了查明產氣原因,對該TA進行吊芯解體檢查[4]。
TA的原繞組由扁銅線彎成“U”字形,主絕緣是多層電纜紙和很簿的鋁箔每層交替間隔制成的電容型絕緣。其電容型絕緣全部包繞在“U”字形的原繞組上,纏繞緊密,TA主絕緣未發(fā)現(xiàn)擊穿閃絡痕跡。解體中,將主絕緣層層扒開,發(fā)現(xiàn)有制造工藝上的缺陷,如絕緣紙搭接不當,使絕緣紙起皺產生空隙,或手工包扎絕緣紙帶不緊、皺褶多,絕緣紙層有許多空氣穴,纏繞電容屏的鋁箔幾處起皺褶,造成局部放電。這說明該TA的主屏電容在繞制過程中存在能引起局部放電的絕緣弱點,而該絕緣缺陷用常規(guī)的絕緣試驗方法難以發(fā)現(xiàn),互感器運行后長期產生局部放電,其積累效應導致油紙絕緣老化分解。
從以上現(xiàn)象分析可知,該TA故障的主要原因是鋁箔及絕緣紙的皺褶引起的局部放電。鋁箔每出現(xiàn)一個皺褶,就多出一個夾層空間,致使主電容屏電場結構發(fā)生變化,因此,高壓電場分布也相應地發(fā)生變化。通??諝獾慕殡姵?shù)比固體絕緣介質的介電常數(shù)低,而介質的介電常數(shù)與其所能承受電場強度成反比。在電場作用下,氣泡承受的電場強度比固體介質高,而空氣的擊穿強度又低于固體介質,因此,當外加電壓升高到一定值時,就會造成空氣的局部擊穿而產生局部放電。在局部放電時,使油分解,再加上油中原來存在著一些雜質,容易使紙層處凝集著一種因聚合作用而生成的橙黃色蠟狀物,而該TA內部放電產生的蠟狀物,則是造成介質損耗tanδ增大的主要原因。蠟狀物的生成,使絕緣的介質損耗tanδ激增,所以會出現(xiàn)tanδ超標的現(xiàn)象。皺褶的出現(xiàn),象平地凸起一個“峰”,在強高壓電場作用下,這類“峰” 就越易放電,該TA故障隱患屬積累效應。
色譜異常的原因同絕緣紙繞制工藝存在一定的缺陷有直接關系。由于絕緣紙在卷繞過程中,工藝不良,致使一次繞組包扎的絕緣紙層出現(xiàn)大量皺褶,形成空腔,真空干燥不良,投運后在電場作用下,殘留氣體在絕緣紙層中或鋁箔中形成局部放電,導致產氣,這種產氣激化局部放電后又加劇產氣,如此不斷積累、擴大,最后從固體絕緣缺陷逐步發(fā)展到絕緣油色譜超標故障。
a. 制造廠繼續(xù)對該TA缺陷原因做進一步的分析研究,主要包括絕緣油成分,電容屏電場分布、含有疑似X蠟物質的絕緣紙、原材料質量、生產工藝流程、工裝設備等方面可能存在的問題。嚴把質量關,加強生產工藝流程控制,提高產品設計水平,加強進廠原材料、半成品和成品的檢驗力度,重視互感器絕緣油色譜分析,防止此類問題再次發(fā)生。
b. 對同廠家、同批出廠的該種設備,在公司范圍內進行一次油色譜分析檢查,進行初步診斷。對于診斷結果為異?;蚩梢傻脑O備應縮短油色譜檢測周期,跟蹤分析,考察其增長趨勢,若數(shù)據(jù)增長較快,應引起重視,并增加其他必要的檢測手段,從而對設備缺陷的性質和位置做出進一步的判斷。一旦發(fā)現(xiàn)問題,應立即退出運行,將問題消滅在萌芽狀態(tài)。
c. 工作人員應提高設備運行維護、檢修管理水平,嚴把輸變電設備驗收關及運行監(jiān)督關,結合狀態(tài)檢修工作開展設備評估,發(fā)現(xiàn)設備運行中存在的不足,及時消除隱患。
該TA反映出來的異常現(xiàn)象是產品制造方面的問題所致,即由于皺褶、空氣穴的存在,導致一系列的電氣—物理—化學作用,這種作用是影響絕緣壽命的主要因素之一。建議嚴把質量關,從制造工藝、產品設計、原材料檢驗等多方面采取有效措施,確保設備制造質量。
參考文獻:
[1] Q/GDW 04-10501047-2010,河北省電力公司輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程(試行)[S].
[2] GB 7252-2001,變壓器油中溶解氣體分析及判斷導則[S].
[3] 陳天翔,王寅仲.電氣試驗[M].北京:中國電力出版社,2005.
[4] 陳化鋼.電力設備異常運行及事故處理[M].北京:中國水利電力出版社,1999.