徐國華，王梓琪，龔劍超

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司，浙江 天臺317200）

1 概述

某抽水蓄能電廠共有4臺300 MW機組和4臺360 MVA主變，機端電壓18 kV，機組和主變采用聯(lián)合單元接線，主變高壓側(cè)額定電壓520 kV，500 kV系統(tǒng)采用內(nèi)橋接線方式，正常運行方式為500 kV橋開關(guān)在合閘位置，500 kV系統(tǒng)合環(huán)運行。電廠主接線見圖1。

發(fā)電電動機中性點接地變壓器的作用是為中性點不接地的系統(tǒng)提供一個人為的中性點，便于采用消弧線圈或小電阻的接地方式，以降低配電網(wǎng)發(fā)生接地短路故障時的對地電容電流大小，提高設(shè)備的可靠性[1]。中性點變壓器相關(guān)參數(shù)如表1。

表1 中性點設(shè)備規(guī)范

電力設(shè)備在運行中，絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作用會逐漸發(fā)生劣化，形成缺陷。各種預防性試驗方法，各有所長，均能分別發(fā)現(xiàn)一些缺陷，反映出絕緣的狀況，但其他試驗方法的試驗電壓往往都低于電力設(shè)備的工作電壓，只有交流耐壓試驗比運行電壓高，因此，交流耐壓試驗是保證中性點變壓器安全運行的一個重要手段，是鑒定其絕緣強度最有效和最直接的方法[2]。本文通過分析一起中性點變壓器耐壓試驗擊穿情況，明確了擊穿原因，驗證了預防性試驗的必要性，也積累了相關(guān)經(jīng)驗。

2 試驗現(xiàn)象及原因分析

2.1 試驗現(xiàn)象

某抽水蓄能電廠2號機結(jié)合C級檢修工作進行中性點變壓器預防性試驗。試驗內(nèi)容為：

（1）繞組絕緣電阻測量。

（2）繞組直流電阻測量。

（3）繞組交流耐壓試驗。

試驗人員確認2號機中性點變壓器高壓繞組尾端接地和低壓繞組引出線已經(jīng)拆除，現(xiàn)場安全措施滿足試驗條件后，開始試驗。首先進行的是變壓器繞組直流電阻測量試驗和絕緣電阻測量試驗，試驗數(shù)據(jù)分別見表2和表3，與歷次數(shù)據(jù)比對后，滿足規(guī)程相關(guān)要求。

表2 高、低壓繞組直流電阻

表3 絕緣電阻

圖1 主接線圖

之后，試驗人員進行變壓器高壓繞組交流耐壓試驗，準備工作如下：①確認變壓器各繞組引線已斷開，且斷開點有足夠的安全距離，避免外部的影響；②依據(jù)該變壓器出廠試驗報告電壓以及相關(guān)標準要求[3]確定試驗電壓，本次計劃試驗電壓不高于出廠試驗電壓50 kV的80%，計劃使用36 kV對高壓繞組進行耐壓試驗；③確定電源電壓為220 V，選定的工頻耐壓試驗儀滿足要求，確認試驗儀器工作正常；④將被試高壓繞組接試驗儀器高壓輸出端，非被試繞組（低壓繞組）及鐵心接地，工作負責人核查接線正確，且接地部分牢固可靠；⑤檢查試驗接線準確，儀器儀表和調(diào)壓器零位均準確無誤，經(jīng)工作負責人同意后開始加壓。

試驗人員合上試驗儀器電源，勻速加壓，并監(jiān)視電壓及電流表指示。在升壓至32 kV時，聽到有異響并觀察到變壓器高壓線圈處有火花，試驗操作人員迅速降壓并切斷電源，對變壓器高壓繞組放電后，立即檢查該變壓器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變壓器外側(cè)上部有灼燒痕跡。如圖2所示。

圖2 中性點變壓器故障點圖片

2.2 原因分析

試驗人員對變壓器進行變比測試，儀器試驗電壓為160 V。額定變比是10392/500=20.784，測得變比為20.783，數(shù)據(jù)符合標準要求。

再次對變壓器進行絕緣電阻測試，測試結(jié)果如表4所示。

表4 絕緣電阻

測試電壓為2.5 kV時，無法測出高壓繞組-低壓繞組及地及高壓繞組擊穿點處的絕緣電阻，當測試電壓為1.0 kV時，高壓繞組-低壓繞組及地及高壓繞組擊穿點處的絕緣電阻值為1.76 GΩ。測試接線圖3所示。

圖3 測試接線

從上述試驗結(jié)果來看，可以確定中性點變壓器故障點高壓繞組絕緣損壞，擊穿電壓介于1～2.5 kV之間。故障原因分析如下：

（1）中性點變壓器投運12年，絕緣性能降低。

（2）中性點變壓器在進行交流耐壓試驗時僅有故障點一處擊穿，說明故障點處絕緣較其他處不良。

（3）中性點變壓器運行環(huán)境封閉，不存在故障點處絕緣材料加速老化條件，且變壓器整體絕緣、高壓繞組直流電阻無較大變化，可排除故障點處絕緣材料因環(huán)境而產(chǎn)生加速老化問題。

綜上所述。中性點變壓器整體絕緣性能降低，且故障點處絕緣油紙纏繞工藝不良，存在雜質(zhì)或氣泡，隨著試驗電壓的升高，高壓繞組絕緣油紙擊穿并燒毀。

2.3 處理過程

（1）更換同型號變壓器1臺，更換后的變壓器各項試驗數(shù)據(jù)滿足相關(guān)規(guī)程要求。

（2）經(jīng)測試接地變壓器阻抗與原接地變壓器阻抗相同，對2號機進行試運行，發(fā)電電動機與母線設(shè)備未出現(xiàn)諧振情況，電流電壓未發(fā)生較大變化。

2.4 防范措施

（1）將中性點變壓器納入事故備品備件計劃，及時采購，確保數(shù)量充足。

（2）舉一反三，加強對其他機組中性點變壓器監(jiān)測。

（3）按照技術(shù)監(jiān)督要求，認真做好機組中性點預防性試驗。

3 結(jié)論

抽水蓄能電站在電網(wǎng)中承擔調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用任務(wù)，正發(fā)揮著越來越重要的作用[4]。抽水蓄能機組與常規(guī)水輪發(fā)電機組相比，主要區(qū)別是穩(wěn)定運行工況多，工況轉(zhuǎn)換復雜，而且轉(zhuǎn)換操作頻繁，對于參與日調(diào)節(jié)的機組，每天至少要啟停1次，有時需要啟停多次，并且對于各種工況的轉(zhuǎn)換時間也有嚴格的要求。作為機組的關(guān)鍵設(shè)備，中性點變壓器能否穩(wěn)定運行對于抽水蓄能電廠以及整個電網(wǎng)都有著極為重要的意義。加強對中性點變壓器的監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)隱患，就顯得尤為重要。在變壓器計劃檢修或故障診斷中，預防性試驗結(jié)果依舊是不可缺少的診斷參量，在具體實施過程中，應(yīng)將幾個項目試驗結(jié)果有機結(jié)合起來綜合分析，這將有效提高判定的準確性[5]。