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        變壓器拉帶屏蔽罩引發(fā)的故障分析處理

        2021-02-03 06:49:22趙陽德部俊鋒
        山東電力技術(shù) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:變壓器動作故障

        趙陽德,孫 健,部俊鋒

        (1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院,山東 濟南 250003;2.山東中實易通集團有限公司,山東 濟南 250003)

        0 引言

        隨著電力技術(shù)的發(fā)展和供電可靠性的提高,越來越多的用戶在訂購大型變壓器產(chǎn)品時,對變壓器局部放電量提出了嚴(yán)格的要求。為滿足用戶需求,在變壓器生產(chǎn)過程中采取很多措施控制局部放電量,但同時也增加了故障點,一旦制造工藝控制不良,就會引發(fā)運行變壓器故障,導(dǎo)致機組停運。

        以500 kV 變壓器上鐵軛拉帶端部螺桿屏蔽罩與分接開關(guān)導(dǎo)線夾固定板虛接引發(fā)的變壓器故障為例,分析得出故障原因為廠家在低壓引線對應(yīng)拉帶端部增加了屏蔽罩。

        1 故障概況

        某電廠1 號機組主變壓器容量為3×442 MVA,其型號為DFP-442000/500TH,額定電壓(±2×2.5%)kV/24 kV,變壓器經(jīng)5 次合閘沖擊試驗后投入系統(tǒng)運行[1]。運行35 天后1 號主變壓器高壓側(cè)開關(guān)跳閘。故障后檢查發(fā)變組故障錄波器發(fā)現(xiàn)1 號主變壓器跳閘時刻為21∶49∶50,詳情見表1。首出跳閘量為C 相主變壓器壓力突變保護動作,動作后啟動出口跳閘86 繼電器,同時啟動廠用電切換,六段母線廠用電快切成功,同時啟動主變壓器高壓側(cè)開關(guān)跳閘。網(wǎng)控500 kV 線路錄波器沒有啟動,發(fā)變組故障錄波器電氣量無大的突變,電氣量無異常。

        變壓器故障后,高壓繞組直流電阻、絕緣電阻、介質(zhì)損耗及電容量測量、直流泄漏試驗無異常[2-3]。用2 500 kV 搖表測量鐵芯對地絕緣電阻為9.94 GΩ,夾件對地絕緣電阻為6.04 GΩ,鐵芯對夾件絕緣電阻為13.1 GΩ。

        2 診斷分析

        2.1 保護動作情況分析

        發(fā)變組故障錄波器電氣量無異常,壓力突變保護出現(xiàn)兩次動作但動作持續(xù)時間較短,重瓦斯動作持續(xù)時間也較短,說明故障性質(zhì)為低能量放電,故障點在導(dǎo)磁回路的可能性大,具體見表1。

        表1 保護動作情況

        2.2 變壓器油色譜分析

        變壓器帶電后第1、2、3、7 天的色譜數(shù)據(jù)正常,故障后的油色譜分析數(shù)據(jù)中含氣量不大,根據(jù)三比值法分析[4],故障類型為低能量放電,主要是引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電,分接抽頭引線和油隙閃絡(luò),不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電,具體見表2—表4。

        表2 油中溶解氣體體積分?jǐn)?shù) 單位:μL/L

        表3 瓦斯繼電器集氣盒氣體體積分?jǐn)?shù)

        表4 氣體含量三比值分析及選取編碼

        2.3 絕緣試驗分析

        投運前繞組變形試驗和局部放電試驗[5-6]未見異常,故障后變壓器直流電阻測量合格,說明分接開關(guān)和投運前主絕緣是正常的。從5 次合閘沖擊試驗錄制電壓波形看,未出現(xiàn)異常的暫態(tài)過電壓,對主絕緣未構(gòu)成威脅。

        3 變壓器檢查情況

        對高壓側(cè)進行內(nèi)部檢查時,發(fā)現(xiàn)兩個主柱之間的箱底有一根連接拉帶與夾件的等電位線,經(jīng)查找,此線是上夾件位于右側(cè)主柱左邊的拉帶等電位線,此等電位線燒斷后掉落在此處,用于壓緊的接線鼻子固定在夾件和拉帶上,但其表面有燒熔的痕跡,如圖1 所示。

        圖1 等電位線故障部位

        低壓側(cè)上部進行檢查發(fā)現(xiàn),與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板右側(cè)的拉帶屏蔽罩(該屏蔽罩與等位線分別位于同一根拉帶的低、高壓側(cè))有放電痕跡,其他位置未見異常,如圖2 所示。

        圖2 屏蔽罩安裝位置及故障引發(fā)點

        4 原因分析及處理措施

        4.1 原因分析

        投運前繞組變形試驗和局部放電試驗未見異常,故障后變壓器直流電阻測量合格,5 次合閘沖擊試驗電壓波形正常,說明主絕緣和分接開關(guān)正常。由于壓力突變和重瓦斯動作持續(xù)時間較短,結(jié)合油色譜三比值法可判斷該故障屬于低能量放電。檢查發(fā)現(xiàn)低壓側(cè)上夾件開關(guān)導(dǎo)線夾固定板右側(cè)與拉帶屏蔽罩有放電痕跡,與初步判斷故障性質(zhì)相吻合。

        該變壓器低壓側(cè)電壓為24 kV,低壓引線距拉帶螺桿端部216 mm,遠大于設(shè)計規(guī)定要求的60 mm。鑒于產(chǎn)品的重要性,生產(chǎn)廠家在低壓引線對應(yīng)拉帶端部增加了屏蔽罩。由于設(shè)計瑕疵,此拉帶屏蔽罩與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板相干涉2.5 mm,廠內(nèi)裝配時將屏蔽罩干涉位置砸偏處理后安裝到位。在變壓器運行期間,由于振動原因造成此屏蔽罩與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板虛接,通過屏蔽罩、拉帶、拉帶接地引線、高壓夾件腹板、撐板、低壓夾件腹板形成回路,如圖3 所示。此回路和鐵芯端部磁通相匝鏈,在回路中形成較大電流,將連接拉帶與夾件的等電位接地引線燒斷。

        圖3 故障狀態(tài)

        4.2 處理措施

        該變壓器低壓側(cè)電壓為24 kV,工頻試驗電壓85 kV,雷電全波沖擊200 kV,絕緣水平較低[7]。經(jīng)過電場分析計算,拉帶處最低電場強度為0.9 kV/mm,絕緣裕度6.15,35 kV 及以下變壓器低壓引線對應(yīng)的拉帶端部無需屏蔽罩,去掉拉帶端部屏蔽罩后能夠安全可靠運行。

        對采用相同圖紙制造的1 號、2 號主變壓器其他單相變壓器進行全面檢查處理,拆除拉帶處屏蔽罩,以消除運行中的隱患。

        5 結(jié)語

        故障的直接原因為變壓器運行期間,由于振動原因?qū)е律翔F軛拉帶端部屏蔽罩與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板虛接,通過屏蔽罩、拉帶、拉帶接地引線、高壓夾件腹板、撐板、低壓夾件腹板形成回路,產(chǎn)生較大環(huán)流造成的。故障的根本原因為:變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計瑕疵及制造廠家人員組裝過程控制不到位。加強此類變壓器的工藝控制和監(jiān)造把關(guān)十分重要。

        新投運變壓器的故障分析,應(yīng)結(jié)合局放試驗結(jié)果、沖擊電壓波形、壓力突變保護動作時間、三比值法對故障性質(zhì)進行綜合判斷,特別是利用氣體保護動作持續(xù)時間結(jié)合三比值法對故障性質(zhì)進行判斷,能夠提高判斷的準(zhǔn)確性。

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