王海濱，侯向紅，賈云勝

( 國網(wǎng)河北省電力公司滄州供電分公司，河北滄州061000)

某110 kV變電站2號主變壓器型號為SFSZ10-50000/110，2005年3月投運，該主變壓器的鐵心和夾件均通過小套管引出至變壓器外部，分別接地。2006年該變壓器因鐵心多點接地進行吊罩處理，處理后油色譜數(shù)據(jù)正常，其他試驗項目數(shù)據(jù)合格。該變壓器所帶負荷內(nèi)有一鋼廠，諧波嚴重，造成變壓器振動厲害，2009年9月再次吊罩，并進行了緊固墊塊、圍屏等處理，吊罩處理后至2010年3月9日期間帶電取油樣，油色譜分析數(shù)據(jù)正常。2010年10月19日，對該主變壓器進行常規(guī)油中溶解氣體色譜檢驗，發(fā)現(xiàn)部分數(shù)據(jù)異常，對該變壓器進行跟蹤分析，確定試驗數(shù)據(jù)可信，說明變壓器存在缺陷，決定進一步進行故障原因分析及處理。

1 原因分析

1.1 油色譜試驗分析

2010年10月19日對該主變壓器進行油色譜試驗時，發(fā)現(xiàn)CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2體積分數(shù)均有明顯上升趨勢，其中總烴(C1+C2)體積分數(shù)由2010年3月9日檢測的16.1 μL/L增加至2010年10月19日檢測的231.6 μL/L，首次超過 150 μL/L的注意值，C2H2的體積分數(shù)為2.9 μL/L(注意值為5 μL/L)。變壓器油色譜數(shù)據(jù)見表1。

表1 變壓器油色譜數(shù)據(jù) μL·L-1

試驗日期φ(H2)φ(CO)φ(CO2)φ(CH4)2009-09-16(大修后)-41.90172.800.702010-03-098.50161.30768.407.002010-10-1974.40232.701 252.0096.402010-10-26(空載后)78.30204.301 056.3081.602010-10-2970.00234.501 245.3081.202011-03-1776.00289.601 156.7086.202011-07-1257.50247.501 417.1080.302012-12-05(返廠后跟蹤)2.0235.30367.481.43試驗日期φ(C2H4)φ(C2H6)φ(C2H2)φ(C1+C2)2009-09-16(大修后)1.901.400.204.202010-03-096.602.100.4016.102010-10-19115.9016.402.90231.602010-10-26(空載后)105.3015.602.90204.402010-10-29113.6017.303.00215.302011-03-17108.1016.702.70213.702011-07-12104.3013.202.50200.402012-12-05(返廠后跟蹤)1.601.430.483.94

以表1數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算可得總烴絕對產(chǎn)氣速率0.99 mL/h(注意值為0.5 mL/h)，總烴相對產(chǎn)氣速率191.2%(注意值為10%)。按照DL/T 722-2000《變壓器油中溶解氣體分析判斷導(dǎo)則》[1]推薦的三比值法，計算三比值編碼為“022”，故障氣體成分主要是甲烷和乙烯，二者之和占總烴的91%，初步判斷變壓器內(nèi)部存在高溫過熱故障點，溫度一般為700～1 000 ℃，產(chǎn)生原因一般有以下幾種：

a. 鐵心存在多點接地，導(dǎo)致鐵心局部過熱，一般可通過接地電流測試判斷。

b. 分接開關(guān)接觸不良，引線及繞組接頭部分接觸不良或焊接部分松動，一般可通過直流電阻測試判斷。

c. 鐵心的片間、級間等部位存在部分短路或漏磁環(huán)流等情況。四比值法中φ(CH4)/φ(H2)=1～3、φ(C2H6)/φ(CH4)<1、φ(C2H4)/φ(C2H6)>3、φ(C2H2)/φ(C2H4)<0.5,判斷為“鐵件或油箱出現(xiàn)不平衡電流”[2]。將該主變壓器空載運行一段時間，同時監(jiān)視油色譜數(shù)據(jù),特征氣體的體積分數(shù)稍有減小，但變化不大，恢復(fù)負荷后，特征氣體的體積分數(shù)也沒有明顯增加,說明油中特征氣體的產(chǎn)生受負荷電流大小的影響較小，過熱故障可能存在于鐵心中。

1.2 電氣試驗分析

查詢該主變壓器最近的停電電氣試驗情況。2010年3月16日停電進行了以下電氣試驗：測量變壓器各側(cè)繞組全分接直流電阻值與初值相符，三相不平衡率在標準要求范圍內(nèi)；變比試驗，所有繞組電壓比與交接及出廠值相符；介質(zhì)損耗及電容量試驗，繞組變形測試，各繞組及鐵心絕緣電阻均良好，未發(fā)現(xiàn)異常[3]。以上試驗數(shù)據(jù)，高、中、低壓三側(cè)繞組均正常，經(jīng)查實，該主變壓器從試驗完成投運至2010年10月19日期間未經(jīng)受嚴峻的運行工況。

根據(jù)各方面檢測結(jié)果綜合分析，基本可以排除繞組故障的可能性。近幾個月鐵心在運行狀態(tài)下測得最大接地電流為0.6 mA，證明鐵心不存在多點接地產(chǎn)生環(huán)流現(xiàn)象。通過排查,證實了不是分接開關(guān)接觸不良引起的過熱。通過紅外測溫，未發(fā)現(xiàn)明顯的過熱點，可排除漏磁環(huán)流引起油箱發(fā)熱的故障。因此認為鐵心局部短路產(chǎn)生環(huán)流發(fā)熱是導(dǎo)致主變壓器故障的主要原因。

1.3 變壓器吊罩檢查

為徹底地檢查、消除故障，于2012年9月對該主變壓器進行了返廠檢查和處理，吊罩前，拆開鐵心接地引線，用2 500 V兆歐表測量，其對地絕緣良好，吊罩后，檢查發(fā)現(xiàn)鐵心油道過橋(插入鐵心的銅片)有擊穿點，有高溫過熱燒傷、燒黑變色現(xiàn)象。拆開鐵心油道過橋聯(lián)片，用2 500 V兆歐表測量兩側(cè)鐵心之間無絕緣。進一步將變壓器器身與下節(jié)油箱脫開，依次拆開鐵心下墊腳，測量油道之間仍舊無絕緣，懷疑絕緣在鐵心的上部。依次拆解器身高低壓上夾件，檢查上夾件與鐵心之間的絕緣，未發(fā)現(xiàn)異常，用絕緣木條將鐵心從油道處分開，測量絕緣仍舊為零。將鐵心分解檢查，采用電焊機電流擊穿的辦法，將接觸點打開，發(fā)現(xiàn)接觸點在鐵心柱W相中部與油道搭接處部位。依次拆解鐵心上軛，將鐵心油道片取出，發(fā)現(xiàn)拉弧放電痕跡及擊穿點，并有燒灼痕跡。故障的兩極鐵心間硅鋼片有過熱變色現(xiàn)象，鐵心片與上軛油道絕緣鐵心接觸處有卷邊現(xiàn)象(如圖1所示)，硅鋼片邊角翹起將兩段鐵心短接，造成虛接，同門形銅帶形成環(huán)形閉合回路，回路感應(yīng)出電勢，造成虛接處放電，以致鐵心油道之間無絕緣。因此，判斷鐵心片間短路是變壓器故障的主要原因。

圖1 鐵軛油道側(cè)硅鋼片

而變壓器鐵心片間短路的直接原因是該主變壓器在制造過程中，由于當時硅鋼片絕緣工藝欠佳遺留下來的隱患所致，壓接不夠好，鐵心絕緣油道處的硅鋼片在疊片過程中，接縫和邊緣處很容易產(chǎn)生變形和翹起形成油道間短路。出廠試驗時片間絕緣尚未破壞，級間沒有短路，所以出廠試驗沒有發(fā)現(xiàn)問題。由于運輸、安裝、投運前沖擊合閘試驗、停運、負荷變化時，變化的電動力沖擊以及運行過程中的鐵心輕微振動，硅鋼片的尖角未很好壓住而蹺起與另一側(cè)硅鋼片相碰接通形成回路，一開始偶爾短接硅鋼片，發(fā)生火花放電產(chǎn)生乙炔等特征氣體。隨著運行時間推移，翹起的尖角直接搭接在本應(yīng)絕緣的對側(cè)鐵心上，在兩段鐵心之間由聯(lián)片和短接點之間構(gòu)成鐵心內(nèi)部環(huán)路。短路包圍的鐵心面積很大，磁通很多，容易產(chǎn)生較大的短路循環(huán)電流，引起高溫過熱，接觸點周圍油被裂解，形成上述各種特征氣體，產(chǎn)生的熱量使總烴不斷上升，這也就是色譜分析總烴升高并一直伴有乙炔產(chǎn)生的原因。該臺變壓器通過解體檢查和鐵心拆片驗證，完全證實了鐵心存在片間短路故障，同時也說明油色譜及電氣試驗的初步分析和判斷是正確的。

2 處理措施及效果

2.1 處理措施

a. 更換油道之間的絕緣撐條和損壞的鐵心片，有效防止油道中部硅鋼片疊片邊角翹起將油道短路。

b. 建議變壓器鐵心絕緣油道處的硅鋼片在疊制中靠近絕緣油道側(cè)的接縫位置加墊絕緣紙板，降低損耗，增加防止鐵心短路的必要測試手段。

c. 工作人員應(yīng)提高設(shè)備運行維護、檢修管理水平，把好輸變電設(shè)備驗收關(guān)及運行監(jiān)督關(guān)，結(jié)合狀態(tài)檢修工作開展設(shè)備評估，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中存在的問題，及時消除隱患。

2.2 處理效果

該臺主變壓器檢修投運后，油道絕緣值在5 000 MΩ以上，符合標準要求，并對該臺主變壓器做全項出廠試驗，鐵心短路環(huán)流故障消除，試驗結(jié)果均正常。隨后進行了油色譜數(shù)據(jù)跟蹤分析，其中總烴體積分數(shù)為3.94 μL/L(注意值為150 μL/L)，C2H2的體積分數(shù)為0.48 μL/L(注意值為5 μL/L),數(shù)據(jù)正常，目前，該主變壓器運行情況良好。

3 結(jié)束語

通過油色譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)變壓器異常情況，經(jīng)過現(xiàn)場電氣試驗、設(shè)備返廠解體，找到了鐵心短路故障部位及原因，并進行處理，避免更嚴重事故的發(fā)生，確保了變壓器安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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

[2] 操敦奎.變壓器油中氣體分析診斷與故障檢查[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3] Q/GDW 04-1063-2012-10500，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程[S].