張金良，季 煒，趙永亮，宋文信，侯全兵

（山東電力設(shè)備有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

0 引言

在充油電氣設(shè)備試驗(yàn)和運(yùn)行過程中，監(jiān)測(cè)油中溶解氣體的組分和含量是分析電氣設(shè)備是否存在故障的重要的、有效的措施之一，再結(jié)合電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、檢修、電氣試驗(yàn)、運(yùn)行狀況等進(jìn)行綜合判斷，往往可得到正確的結(jié)論。以一起110 kV 變壓器局部放電試驗(yàn)后油中產(chǎn)生乙炔問題為例，通過對(duì)變壓器油中各特征氣體含量、電氣試驗(yàn)結(jié)果、變壓器解體檢查情況、變壓器鐵芯生產(chǎn)流程進(jìn)行分析，對(duì)油中乙炔產(chǎn)生的原因進(jìn)行了診斷，為類似問題的分析提供參考。

1 故障概況

某110 kV 變壓器型號(hào)為SZ11-50000／110，額定容量為50 MVA，高壓側(cè)額定電壓115 kV，有載調(diào)壓開關(guān)共有±8 檔（共17 個(gè)檔位），電壓最大調(diào)整范圍為±10%，每檔調(diào)整電壓為1.25%，低壓額定電壓為10.5 kV。接線方式為YNd11，短路阻抗為16.66%。

2019 年3 月31 日，試驗(yàn)人員對(duì)該變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)電壓下，高壓三相局部放電量均小于50 pC，滿足技術(shù)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)要求。局部放電試驗(yàn)后進(jìn)行絕緣油色譜分析，結(jié)果如表1 所示，發(fā)現(xiàn)乙炔體積分?jǐn)?shù)為0.82 μL／L，標(biāo)準(zhǔn)要求出廠和投運(yùn)前油中乙炔為0，故該項(xiàng)存在異常。

表1 絕緣油色譜分析數(shù)據(jù) μL／L

2 診斷分析

2.1 變壓器絕緣油色譜分析

依據(jù)GB／T 7252—2001 《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，對(duì)油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行三比值法分析，編碼組合為022，故障類型為高溫過熱（高于700 ℃）。標(biāo)準(zhǔn)中列舉的故障實(shí)例有分接開關(guān)接觸不良、引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良、渦流引起銅過熱、鐵芯漏磁、局部短路、層間絕緣不良、鐵芯多點(diǎn)接地等。

2.2 局部放電試驗(yàn)分析

局部放電試驗(yàn)時(shí)，在低壓側(cè)施加勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁電流流經(jīng)變壓器低壓繞組和低壓引線，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，高壓繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓。變壓器油中存在乙炔的問題發(fā)生在局部放電試驗(yàn)環(huán)節(jié)，且故障性質(zhì)屬于高溫過熱，因此，應(yīng)從可能引起變壓器熱故障的繞組、引線、鐵芯的異常方面進(jìn)行分析。

2.3 電壓比試驗(yàn)

測(cè)試高壓繞組與低壓繞組的電壓比，結(jié)果見表2，測(cè)試結(jié)果滿足GB 1094.1—2013 《電力變壓器 第1 部分：總則》中的要求?？纱_定變壓器繞組匝數(shù)正確，繞組與開關(guān)等引線連接正確。

表2 電壓比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.4 繞組直流電阻試驗(yàn)

測(cè)試?yán)@組直流電阻，試驗(yàn)溫度12 ℃，高壓側(cè)和低壓側(cè)繞組直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3 和表4，試驗(yàn)結(jié)果滿足GB／T 6451—2015 《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》中的規(guī)定。據(jù)此可排除繞組連接處、引線與套管、引線與分接開關(guān)、引線與引線的連接異常。

表3 高壓繞組直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 低壓繞組直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.5 鐵芯、夾件絕緣電阻測(cè)試

測(cè)試鐵芯、夾件絕緣電阻，鐵芯和夾件的絕緣電阻均大于2 000 MΩ，滿足GB 1094.1—2013《電力變壓器 第1 部分：總則》中對(duì)鐵芯和夾件絕緣的要求。可以排除變壓器鐵芯存在多點(diǎn)接地的問題。綜合上述分析，認(rèn)為由鐵芯其他異常導(dǎo)致油中產(chǎn)生乙炔的可能性較大。

3 變壓器解體檢查

為進(jìn)一步確定問題原因，消除變壓器故障，對(duì)變壓器進(jìn)行解體檢查。變壓器吊罩后，器身和鐵芯表面未發(fā)現(xiàn)任何異常。在拆除低壓側(cè)上鐵軛時(shí)，在變壓器C 相位置的上鐵軛下部和器身塞板間發(fā)現(xiàn)硅鋼片邊絲，見圖1。與硅鋼片邊絲直接接觸的器身塞板上存在明顯的燒蝕痕跡，見圖2。器身進(jìn)一步解體，未見其他異常。

圖1 硅鋼片邊絲

圖2 燒蝕的器身塞板

4 原因分析與處理措施

4.1 直接原因

變壓器解體過程中，在上鐵軛與器身塞板間發(fā)現(xiàn)硅鋼片邊絲，硅鋼片邊絲為長(zhǎng)條狀，會(huì)造成鐵芯級(jí)間短接。局部放電試驗(yàn)時(shí)，硅鋼片邊絲造成的級(jí)間短接和用于鐵芯接地的級(jí)間連接銅片形成的回路中感應(yīng)出電壓，回路中產(chǎn)生大的故障電流，大電流使得硅鋼片邊絲過熱，絕緣油裂解產(chǎn)生乙炔，絕緣件燒蝕。

4.2 硅鋼片邊絲來(lái)源

通常情況下，工廠內(nèi)采購(gòu)硅鋼片大料，大料寬度為980 mm 或1 000 mm。通過硅鋼片縱剪線將硅鋼片裁剪成每級(jí)需要的寬度。再通過硅鋼片橫剪線將縱剪后的硅鋼片裁剪成鐵芯疊積時(shí)需要的片型。110 kV 變壓器鐵芯疊積時(shí)不疊上鐵軛，待線圈組套裝完成后，再插上鐵軛。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，硅鋼片邊絲的產(chǎn)生應(yīng)在橫剪環(huán)節(jié)。硅鋼片橫剪時(shí)，刀具的剪切出現(xiàn)偏差，即會(huì)在理論片型的基礎(chǔ)上出現(xiàn)邊絲，見圖3。帶有邊絲的成品硅鋼片在裁剪線上自動(dòng)行進(jìn)或堆垛過程中，邊絲斷掉，夾在硅鋼片間。線圈套裝完成后，插上鐵軛時(shí)，邊絲從片間滑落，遺留在上鐵軛與器身塞板之間。

圖3 出現(xiàn)邊絲的硅鋼片

4.3 處理措施

變壓器徹底解體后，對(duì)硅鋼片、絕緣件、線圈等做全面檢查，清理異物，更換損壞的絕緣件后變壓器復(fù)裝，經(jīng)處理后各項(xiàng)電氣試驗(yàn)和絕緣油色譜分析數(shù)據(jù)正常。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)變壓器油色譜分析、診斷試驗(yàn)分析和對(duì)變壓器解體檢查，確定了因硅鋼片邊絲導(dǎo)致了變壓器內(nèi)部過熱故障。再一次證明了變壓器生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)對(duì)異物控制的重要性。在變壓器各生產(chǎn)工序當(dāng)中，除了保證變壓器的生產(chǎn)環(huán)境、工裝設(shè)備、原材料等的清潔外，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備異常狀態(tài)可能導(dǎo)致的變壓器缺陷也應(yīng)引起足夠的重視。