丁 蘇，陳章山

(福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350013)

0 概述

2016-01-08，某換流站交流場(chǎng)區(qū)域750 kV聯(lián)絡(luò)變2號(hào)變A相主體變輕瓦斯報(bào)警。稍后監(jiān)測(cè)油樣出現(xiàn)總烴含量異常情況，且乙炔(C2H2)含量持續(xù)顯著增加。具體情況如表1所示。

表1 1月8日取樣油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù) μL/L

為了查找油中溶解氣體含量持續(xù)增加的原因，從多個(gè)方面對(duì)該變壓器進(jìn)行了檢查。通過(guò)對(duì)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)室內(nèi)的油進(jìn)行色譜分析，排除了有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)室向本體滲油的可能。通過(guò)查詢檢修記錄，排除了添補(bǔ)不合格絕緣油以及焊接導(dǎo)致氣體增加等因素。按照DL/T 722—2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》推薦的三比值法，將表1和標(biāo)準(zhǔn)中三比值法對(duì)照表(見(jiàn)表2)對(duì)比，其比值編碼為102。初步判定是電弧放電性故障引起變壓器油的分解，而使乙炔氣體含量急劇增長(zhǎng)。

由理論分析可知，引起電弧放電的主要原因有：線圈匝間或?qū)娱g短路、相間閃絡(luò)、分接頭引線間油隙閃絡(luò)、引線對(duì)箱殼放電、線圈熔斷、分接開(kāi)關(guān)飛弧、因環(huán)路電流引起電弧、套管尾部與引線連接板不緊間隙放電等。

表2 三比值法對(duì)照表

1 故障原因分析

鑒于放電故障類型多樣，要準(zhǔn)確判斷還需要對(duì)聯(lián)絡(luò)變做一些電氣試驗(yàn)，如直流電阻、絕緣電阻等試驗(yàn)。為防止聯(lián)絡(luò)變內(nèi)部存在重大缺陷而使事故擴(kuò)大，對(duì)聯(lián)絡(luò)變停運(yùn)檢查試驗(yàn)。首先進(jìn)行常規(guī)絕緣試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與以往數(shù)據(jù)對(duì)比無(wú)明顯變化；然后測(cè)試?yán)@組直流電阻，數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 2號(hào)聯(lián)絡(luò)變A相直流電阻試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)最新試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將A-Am和a-x現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)折算到27．5 ℃時(shí)，與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本相同；A-X和Am-X現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在油溫較低的情況下實(shí)測(cè)值反而大于出廠試驗(yàn)值，在折算到27．5 ℃時(shí)更大于出廠試驗(yàn)值。初步判斷可能是中性點(diǎn)引線接觸不良(包括中性點(diǎn)套管的連接)，造成電阻偏差較大。

進(jìn)行套管吊檢。ABB套管型號(hào)為GOE-380-300-3150-0．6，編號(hào)為1ZSC902072-AAB。檢查發(fā)現(xiàn)，套管下端部電氣結(jié)合面已嚴(yán)重?zé)g，電氣結(jié)合面至少有10 mm間隙，圓周間隙不均勻，套管電氣結(jié)合面與拉桿的引線托盤均已嚴(yán)重?zé)g，如圖1，2所示。

圖1 套管下部結(jié)構(gòu)

圖2 套管下部抽出拉桿結(jié)構(gòu)及燒蝕情況

結(jié)合對(duì)套管的試驗(yàn)和解體檢查，分析引起故障的因素。

(1) 環(huán)境溫度及套管溫度變化因素。該型變壓器套管采用拉桿式結(jié)構(gòu)。2號(hào)聯(lián)絡(luò)變?cè)?015年7月底安裝完畢，并進(jìn)行直流電阻測(cè)試，結(jié)果符合要求，當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度為40 ℃左右。之后空載運(yùn)行至2016年1月初，當(dāng)時(shí)正是環(huán)境溫度變化較大階段(環(huán)境溫度降到-20 ℃以下)，熱脹冷縮導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)結(jié)合面間隙擴(kuò)大。

(2) 套管結(jié)構(gòu)分析。通過(guò)對(duì)該套管的分步解體檢查和對(duì)拉桿結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)此種結(jié)構(gòu)存在拉桿膨脹量與鋁合金管膨脹量不一致的情況，從而使其在自身溫度變化較大時(shí)出現(xiàn)電氣接觸不可靠現(xiàn)象。

現(xiàn)有的拉桿式套管拉桿采用直徑16 mm的不銹鋼，該拉桿與套管內(nèi)部的鋁合金管相互作用后拉緊套管底部接觸板，拉桿與鋁合金管之間采用雙層鋁合金管補(bǔ)償裝置進(jìn)行連接。從安裝時(shí)的40 ℃到空載運(yùn)行時(shí)的-20 ℃以下，溫度變化超過(guò)60 ℃。對(duì)拉桿和鋁合金管膨脹量進(jìn)行計(jì)算如下。

拉桿膨脹量=拉桿長(zhǎng)度(2 250 mm)×膨脹率(16．6×10-6)× 溫差 (60 ℃)=2．24 mm。

鋁合金管膨脹量=鋁合金管長(zhǎng)度(2 250 mm)×膨脹率(22×10-6)×溫差(60 ℃)=2．97 mm。

可知，在上述實(shí)際溫度變化后，鋁合金管膨脹量比拉桿膨脹量大0．73 mm。與鋁合金管串聯(lián)作用的補(bǔ)償裝置中鋁合金管的長(zhǎng)度為700 mm左右，即使膨脹極少，也會(huì)造成現(xiàn)有情況下鋁合金管膨脹量比拉桿膨脹量大0．73—1．25 mm。針對(duì)上述計(jì)算結(jié)果可知，現(xiàn)有的拉桿式套管在變壓器較大環(huán)境溫度變化下，會(huì)產(chǎn)生接觸不良的問(wèn)題。

2 故障處理措施

2.1 設(shè)計(jì)整改

ABB拉桿式套管在初期設(shè)計(jì)時(shí)，補(bǔ)償裝置與拉桿連接處有2個(gè)錐形彈簧墊圈，說(shuō)明在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮過(guò)膨脹量的問(wèn)題。但現(xiàn)在該位置只有1個(gè)平墊圈，而沒(méi)有錐形彈簧墊圈。鑒于存在膨脹配合不好的問(wèn)題，為保證該產(chǎn)品拉桿式套管的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，建議在該位置現(xiàn)有平墊圈上部加放2個(gè)17 mm/39 mm/4 mm(內(nèi)徑/外徑/高)錐形彈簧墊圈。

2.2 加強(qiáng)質(zhì)量控制

此批聯(lián)絡(luò)變使用的拉桿式套管從ABB廠家(國(guó)外)發(fā)貨到新變廠(國(guó)內(nèi)廠家)時(shí)，所有拉桿已裝配好，并在新變廠由ABB廠家服務(wù)人員對(duì)套管進(jìn)行拉桿及底部接觸端的調(diào)整。此類套管在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行引線連接和裝配時(shí)，必需先將拉桿拆下與引線連接后，才能進(jìn)一步裝配套管。ABB套管廠家技術(shù)服務(wù)人員應(yīng)對(duì)此拉桿式套管在拉桿拆卸和復(fù)裝過(guò)程的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行培訓(xùn)和過(guò)程把控，并由專檢人員進(jìn)行確認(rèn)和記錄。

3 結(jié)束語(yǔ)

變壓器故障并非某單一因素造成的，而是涉及諸多因素。變壓器油中氣體分析對(duì)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部早期故障的診斷雖然有效，但無(wú)法以此準(zhǔn)確確定故障的部位，對(duì)涉及具有同一氣體特征的不同故障類型易發(fā)生誤判。因此，在判斷故障時(shí)，必須結(jié)合電氣試驗(yàn)、油質(zhì)分析以及設(shè)備運(yùn)行、檢修等情況進(jìn)行綜合分析，從而找出故障原因。變壓器停電吊罩檢修工作執(zhí)行起來(lái)相當(dāng)困難，工作量大，周期長(zhǎng)，應(yīng)謹(jǐn)慎開(kāi)展。

該類事故尚未呈現(xiàn)出家族性缺陷的趨勢(shì)，暫時(shí)認(rèn)為本次事故為個(gè)例。但鑒于系統(tǒng)內(nèi)此類產(chǎn)品數(shù)量較多，建議使用此類產(chǎn)品的單位加強(qiáng)監(jiān)控，同時(shí)建議制造廠家嚴(yán)格生產(chǎn)工藝，嚴(yán)把產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，以有效地防止類似故障的發(fā)生。

1 陳化鋼．電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法[J]．北京：中國(guó)水利電力出版社，1999．

2 陳化鋼．電力設(shè)備異常運(yùn)行及事故處理[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，1998．

3 孟玉嬋，李蔭才，賈瑞金，等．油中溶解氣體分析及變壓器故障診斷[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2012．

4 操郭奎．變壓器油中氣體分析診斷與故障檢查[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2005．

5 鐘洪壁．電力變壓器檢修與試驗(yàn)手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2000．

6 左 震．汽輪機(jī)軸承軸向振動(dòng)大的原因分析及處理[J]．電力安全技術(shù)，2011，13(1)： 54-55．

7 彭 浩．給水泵組液偶小齒輪堆力軸承振動(dòng)分析[J]．電力安全技術(shù)，2012，14(3)： 20-22．