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        一起220 kV變壓器事故的原因分析

        2021-06-11 03:28:28王志遠(yuǎn)苑景宇
        機電信息 2021年12期
        關(guān)鍵詞:調(diào)壓繞組套管

        王志遠(yuǎn) 苑景宇

        摘 要:電力變壓器是電網(wǎng)中傳輸電能的重要設(shè)備,其安全運行是電力傳輸?shù)幕颈U稀,F(xiàn)對一起220 kV變壓器運行中真空有載分接開關(guān)損壞的事故進(jìn)行原因分析并返修,以使其修理后能繼續(xù)使用。

        關(guān)鍵詞:220 kV電力變壓器;真空有載分接開關(guān);事故原因

        0? ? 引言

        變壓器作為一種靜止電器,有載分接開關(guān)是其運行中唯一能活動的部件。本文對一起220 kV變壓器事故進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其主要原因是有載分接開關(guān)故障,進(jìn)而導(dǎo)致變壓器整體故障。之后對變壓器進(jìn)行了修理,使變壓器能繼續(xù)使用。

        1? ? 事故情況簡介

        某220 kV變電站中1號主變型號為SFSZ10-240000/220,容量為240/240/120 MVA,連接組別為YNyn0d11;阻抗百分?jǐn)?shù)為:高—低14%,中—低20%,高—低35%;冷卻型式為ONAN/ONAF(70%/100%);額定電壓為(220±8×1.25%)/

        115/10.5 kV,調(diào)壓位置為高壓中性點;高壓額定電流為629.8 A,級電壓為1 588 V。變壓器已經(jīng)安全平穩(wěn)運行3年,有載分接開關(guān)為真空組合型,型號為SHZVIII-1000Y/126C-

        10193W,已經(jīng)切換2 200余次。

        事故發(fā)生前,運行容量為120 MVA,為額定容量的一半。1號主變有載調(diào)壓分接頭3擋降至2擋轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換過程中監(jiān)控信息兩次顯示“動作未完成”,之后7 s顯示“1號主變3擋降至2擋”,之后有載開關(guān)重瓦斯動作,差動保護動作,本體瓦斯跳閘,變壓器退出運行。

        2? ? 事故后檢查和試驗

        對故障后設(shè)備進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)有載調(diào)壓頭蓋已經(jīng)炸開,碎片散落在本體頂部及鵝卵石上,220 kV高壓C相套管底部法蘭處瓷套炸裂,如圖1所示。變壓器高壓側(cè)巡視道路上有油跡;有載壓力釋放裝置動作,本體壓力釋放裝置動作;本體儲油柜、有載儲油柜油位到零;有載調(diào)壓機構(gòu)箱箱體斷裂,機構(gòu)箱元器件脫落,有載調(diào)壓水平傳動軸移位。

        對事故后的變壓器進(jìn)行油色譜測試,試驗數(shù)據(jù)如表1所示。試驗結(jié)論為大于標(biāo)準(zhǔn)值,試驗數(shù)據(jù)不合格。

        進(jìn)行直流電阻試驗,當(dāng)前有載調(diào)壓機構(gòu)箱面板顯示分接位置為2。測試結(jié)果如下:(1)高壓側(cè),測試過程中測試電流不起,未得到試驗結(jié)果;(2)中壓側(cè),Am為57.84 mΩ,Bm為57.98 mΩ,Cm為58.21 mΩ,不平衡率0.638%,合格;(3)低壓側(cè),ab為2.883 mΩ,bc為2.858 mΩ,ca為2.851 mΩ,不平衡率1.12%,超過了1%的警示值。繞組絕緣電阻測試數(shù)據(jù)正常。鐵芯絕緣、夾件絕緣電阻偏低,分別為813 MΩ、758 MΩ。繞組整體介損測試數(shù)據(jù)正常,電容量與初值未見明顯變化。繞組變形測試數(shù)據(jù),中壓數(shù)據(jù)正常,低壓頻譜在中頻段有較大程度不重合,高壓繞組無法測出。

        3? ? 返廠解體檢查情況

        (1)變壓器油箱整體外觀良好,端子箱、橋架、散熱器、風(fēng)機、聯(lián)氣管等主部件完好。

        (2)器身上的開關(guān)已經(jīng)明顯炸開,電位電阻已與開關(guān)脫離。開關(guān)的觸點有燒煳的炭黑痕跡。開關(guān)自身連線有2根導(dǎo)線已經(jīng)明顯絕緣燒煳,導(dǎo)線裸露在外,導(dǎo)致了較大面積的炭黑附著在旁柱圍屏上,如圖2所示。

        (3)器身表面有明顯的油污,線圈組裝圍屏、各處的引線、螺桿和絕緣件等沒有放電痕跡。但是由于開關(guān)事故損壞嚴(yán)重,產(chǎn)生了大量的炭黑,隨著變壓器油擴散,排油后器身絕緣表面存在很多炭黑物。

        (4)解體至各繞組分別檢查,繞組未發(fā)現(xiàn)相間、段間和匝間等絕緣損壞、變形等異?,F(xiàn)象,但故障后雜質(zhì)如炭黑等,排油后遺留在繞組絕緣表面,繞組和絕緣件被污染。

        (5)對C相套管進(jìn)行試驗,數(shù)據(jù)如表2所示。

        由表2可知,事故后套管磁傘損壞,但性能參數(shù)沒有下降。工頻耐受電壓、局部放電量合格,電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)在工頻試驗前后幾乎沒有變化,不是事故的引起點。

        4? ? 故障原因分析

        首先,由事故后的試驗數(shù)據(jù)可知,變壓器本體內(nèi)部、繞組的三相電阻值可測,且阻值基本在正常范圍內(nèi)。繞組絕緣電阻測試數(shù)據(jù)正常。鐵芯絕緣、夾件絕緣電阻只是偏低,也并未擊穿。繞組整體介損測試數(shù)據(jù)正常,電容量與初值未見明顯變化。由解體后的情況可知,器身中沒有放電痕跡,各相引線和絕緣件等也沒有異常,已經(jīng)可以排除是變壓器內(nèi)部器身主體部件的問題。

        其次,對于磁傘炸裂的套管,由試驗數(shù)據(jù)可知,套管本身無質(zhì)量問題,不是事故引起點,是受到事故波及而損壞的。

        最后,在事故現(xiàn)象方面,變壓器上部箱蓋處的開關(guān)頭蓋事故后崩飛,炸成數(shù)瓣,內(nèi)部的開關(guān)芯子嚴(yán)重炸裂,開關(guān)的分接觸頭有燒煳的現(xiàn)象,電位電阻開關(guān)已經(jīng)脫落,僅僅靠開關(guān)內(nèi)部的引線連接,開關(guān)自身連線有2根導(dǎo)線已經(jīng)明顯絕緣燒煳,且導(dǎo)線裸露在外,導(dǎo)致了較大面積的炭黑附著在旁柱圍屏上,如圖3所示,和器身內(nèi)部其他無放電和燒毀現(xiàn)象的部分形成了鮮明對比,說明事故和開關(guān)故障有直接關(guān)聯(lián)。

        后臺記錄顯示,00:50,1號主變有載調(diào)壓分接頭轉(zhuǎn)換,由分頭3降至分頭2;00:51、00:52,監(jiān)控信息兩次顯示“動作未完成”;00:59,監(jiān)控信息顯示“1號主變3擋降至2擋”;出口(動作)時間,01:12.632,有載調(diào)壓重瓦斯跳閘;01:12.662,差動保護動作;01:12.750,本體重瓦斯跳閘。開關(guān)故障時接線如圖4所示。后臺顯示A相電流達(dá)1 160 A,B相電流1 200 A,也就是事故產(chǎn)生了過電流,電流產(chǎn)生突變的時間約120 ms,而本產(chǎn)品開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)為1 000 A額定電流,熱穩(wěn)定(3 s)電流為8 kA,動穩(wěn)定電流為30 kA。

        根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和變壓器解體觀察,變壓器經(jīng)受住了過電流的影響,但開關(guān)沒有經(jīng)受住過電流的考驗,說明是開關(guān)事故引起了過電流,過電流導(dǎo)致開關(guān)的進(jìn)一步損壞,并最終導(dǎo)致變壓器退出運行。綜上所述,可以看出事故的根本原因是有載分接開關(guān)在降擋位時因為某種原因(卡頓等)而無法完成動作,造成了過電流,引發(fā)了開關(guān)的燒毀,導(dǎo)致變壓器整體事故發(fā)生。

        5? ? 返修方案和試驗

        更換新的原型號有載分接開關(guān);鐵芯保留使用;更換除繞組以外的所有絕緣件;引線使用原件,被污染的絕緣支架全部更換;油箱及外部金屬件完好,利用原件修復(fù);更換損壞的高壓C相套管,其余檢查后使用;更換緊固件和密封墊;各種表計等校驗合格后使用。修理完成后進(jìn)行試驗,最終結(jié)果一次性試驗合格,也從側(cè)面說明事故原因是開關(guān)故障。

        6? ? 結(jié)語

        有載分接開關(guān)是變壓器重要的核心部件。在投入運行后,由于有載切換開關(guān)頻繁動作,其機械性能和電氣性能都有可能發(fā)生比較大的變化,需要重視這種潛在的不穩(wěn)定因素。

        通過此次事故,提出以下建議:

        (1)針對此次開關(guān)事故,要對正在供電的使用同廠家同系列開關(guān)的變壓器進(jìn)行重點監(jiān)視和停電檢查,可尋求開關(guān)廠家的專業(yè)系統(tǒng)檢查服務(wù)。

        (2)使用有載開關(guān)的變壓器,做好變壓器廠內(nèi)的驗收和現(xiàn)場安裝前的吊罩檢查。停電檢修時,要加強開關(guān)內(nèi)部螺栓和觸點等各種細(xì)節(jié)的全面檢查。

        (3)要嚴(yán)格按照開關(guān)的使用說明書和廠家專業(yè)意見監(jiān)視開關(guān)的運行時間和動作次數(shù),及時進(jìn)行吊芯檢查大修。

        [參考文獻(xiàn)]

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        [6] 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則:GB/T 7252—2001[S].

        收稿日期:2021-02-26

        作者簡介:王志遠(yuǎn)(1989—),男,遼寧西豐人,工程師,主要從事66~1 000 kV電力變壓器產(chǎn)品設(shè)計、三維設(shè)計和虛擬仿真工作。

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