肖旺東，胡海寧

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司長(zhǎng)沙供電分公司，湖南 長(zhǎng)沙410015)

0 引言

主變壓器是變電站變換電壓等級(jí)，轉(zhuǎn)換電能的核心設(shè)備[1]。在正常運(yùn)行下，帶電繞組以及引線與油箱間構(gòu)成不均勻電場(chǎng)，鐵芯與夾件處于該電場(chǎng)中。繞組之間、繞組與鐵芯夾件之間、繞組與油箱之間存在寄生電容，帶電繞組通過(guò)寄生電容的耦合作用使鐵芯與夾件對(duì)地產(chǎn)生一定的電位[2]，所以主變壓器的鐵芯與夾件通常需要分別單點(diǎn)接地，且運(yùn)行時(shí)的接地電流為毫安級(jí)[3]。若變壓器內(nèi)部鐵芯或夾件存在多點(diǎn)接地，則有可能在運(yùn)行時(shí)鐵芯或夾件接地電流過(guò)大[4]。主變壓器多點(diǎn)接地將引起環(huán)流，導(dǎo)致鐵芯夾件過(guò)熱，引起主變壓器油分解，影響變壓器油絕緣性能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致絕緣油氣化引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作甚至鐵芯夾件燒毀，嚴(yán)重危及主變壓器安全運(yùn)行[5]。

1 故障簡(jiǎn)介

2020年7月28日，在110 kV某變電站進(jìn)行度夏帶電檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變壓器夾件接地電流嚴(yán)重超標(biāo)，鐵芯接地電流正常。對(duì)主變壓器取油樣進(jìn)行油色譜分析并開(kāi)展帶電檢測(cè)，油色譜分析結(jié)果均正常，且?guī)щ姍z測(cè)未發(fā)現(xiàn)明顯局放信號(hào)。協(xié)調(diào)變壓器廠出具解決方案，同時(shí)對(duì)該主變壓器進(jìn)行每月一次的油色譜及鐵芯夾件接地電流跟蹤檢測(cè)。

2020年10月22日對(duì)停電的2號(hào)主變壓器進(jìn)行故障處理。主變壓器停電后，對(duì)鐵芯與夾件進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量，鐵芯絕緣電阻正常，夾件絕緣電阻為0。將主變壓器本體油箱排油后進(jìn)行鉆芯檢查，發(fā)現(xiàn)主變壓器內(nèi)部夾件調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤構(gòu)架緊固螺栓松動(dòng)，調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤傾斜，觸碰至地電位的調(diào)壓開(kāi)關(guān)頂部外殼，導(dǎo)致變壓器夾件整體接地，絕緣電阻為0。故障處理完畢后，恢復(fù)調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤與調(diào)壓開(kāi)關(guān)外殼縫隙約2 cm，后復(fù)測(cè)夾件絕緣電阻，測(cè)量結(jié)果合格，至此故障處理完畢。

110 kV某變電站2號(hào)主變壓器于2019年5月投運(yùn)，銘牌參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 某變電站2號(hào)主變壓器銘牌

2 故障發(fā)現(xiàn)與處理過(guò)程

2.1 帶電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

2020年7月28日上午，對(duì)主變壓器進(jìn)行鐵芯、夾件接地電流測(cè)試，發(fā)現(xiàn)某變電站2號(hào)主變壓器夾件接地電流為11·31 A，不滿足《國(guó)家電網(wǎng)公司變電檢測(cè)管理規(guī)定 第6分冊(cè) 鐵芯接地電流檢測(cè)細(xì)則》中“其他變壓器:≤100 mA(注意值)”的要求[6]，此時(shí)2號(hào)主變壓器油溫經(jīng)紅外測(cè)溫為39·5℃，油溫正常，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。測(cè)試結(jié)果表明主變壓器內(nèi)部夾件可能存在多點(diǎn)接地。

表2 鐵芯夾件接地電流測(cè)試結(jié)果

2020年7月28日下午，對(duì)該主變壓器絕緣油進(jìn)行油色譜油化測(cè)試。各氣體成分含量正常，主變壓器內(nèi)部絕緣油正常；變壓器內(nèi)部絕緣油暫無(wú)過(guò)熱，放電，擊穿等現(xiàn)象[7]。油色譜檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 2號(hào)主變壓器近兩年油色譜檢測(cè)結(jié)果μL/L

為綜合判斷變壓器內(nèi)部故障類型，2020年7月29日上午，對(duì)該主變壓器開(kāi)展綜合帶電檢測(cè)且檢測(cè)數(shù)據(jù)合格。結(jié)合高頻電流局放、特高頻局放、超聲波局放等[8]多種方法的檢測(cè)數(shù)據(jù)與油色譜油化測(cè)試結(jié)果分析，故障原因應(yīng)是主變壓器夾件在內(nèi)部存在多點(diǎn)接地。后續(xù)應(yīng)停電并聯(lián)系變壓器廠安排進(jìn)行主變壓器內(nèi)部故障檢查與處理。

2.2 停電檢查以及處理故障

2020年10月10日，變壓器廠出具該主變壓器夾件電流故障處理施工方案，詳細(xì)施工流程如下:

第一步，停電后對(duì)鐵芯、夾件絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試，對(duì)變壓器外觀進(jìn)行檢查。

第二步，將變壓器本體油箱排油一部分，將夾件小套管拆除，并檢查夾件小套管與變壓器本體連接處是否存在導(dǎo)致夾件多點(diǎn)接地的故障，若未檢查出故障則進(jìn)行下一步。

第三步，將變壓器本體油箱絕緣油排空，進(jìn)行鉆芯檢查，若發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部多點(diǎn)接地故障點(diǎn)則進(jìn)行相應(yīng)的處理并進(jìn)行第四步，若未檢查到多點(diǎn)接地故障點(diǎn)則對(duì)主變壓器進(jìn)行返廠。

第四步，故障處理完畢后，為變壓器重新投運(yùn)做相應(yīng)的檢查與試驗(yàn)。

2020年10月21日，主變壓器停電后，變壓器廠根據(jù)施工流程開(kāi)展故障檢查。10月22日對(duì)主變壓器進(jìn)行鐵芯、夾件絕緣電阻測(cè)試以及外部檢查。解開(kāi)鐵芯夾件的接地后，對(duì)其進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量。其中鐵芯絕緣電阻為44·8 GΩ，絕緣電阻合格[9]。夾件絕緣電阻為0，說(shuō)明變壓器內(nèi)部夾件存在多點(diǎn)接地故障。電阻測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 2號(hào)主變壓器鐵芯夾件絕緣電阻測(cè)試

仔細(xì)檢查變壓器外觀，無(wú)明顯異常后執(zhí)行檢查第二步。10月22日中午對(duì)變壓器本體油箱放油一部分，拆除夾件小套管進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)夾件小套管內(nèi)部有明顯接地故障，且外觀、連接等良好。后執(zhí)行第三步，將變壓器本體油箱絕緣油排空。變壓器排油后，持續(xù)注入約1 h的干燥空氣，待檢測(cè)變壓器油箱內(nèi)部含氧量正常(約20%)等各項(xiàng)保證安全措施落實(shí)到位以后[10]，對(duì)變壓器進(jìn)行鉆芯檢查。

多輪檢查變壓器內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)固定調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤構(gòu)架的支撐螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤構(gòu)架與調(diào)壓開(kāi)關(guān)上部外殼相碰，故障示意如圖1所示，且調(diào)壓開(kāi)關(guān)外殼與變壓器外殼直接相連，導(dǎo)致變壓器夾件整體接地，造成變壓器運(yùn)行中夾件接地電流嚴(yán)重超標(biāo)。未緊固螺栓如圖2所示，變壓器內(nèi)部夾件接地故障如圖3所示。

圖1 變壓器內(nèi)部夾件接地故障示意圖

圖2 松動(dòng)螺栓

圖3 調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤接地相碰部分

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)此多點(diǎn)接地故障點(diǎn)后，對(duì)傾斜的調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤構(gòu)架扶正，并按照相關(guān)技術(shù)文件[11]要求保持調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤構(gòu)架與調(diào)壓開(kāi)關(guān)上部外殼有足夠的縫隙(約2 cm)，如圖4所示，且對(duì)松動(dòng)的螺栓進(jìn)行緊固。同時(shí)檢查變壓器內(nèi)部其他所有螺栓均已可靠緊固。之后再次對(duì)夾件絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，絕緣電阻值約為73·3 GΩ，絕緣電阻合格，主變壓器內(nèi)部多點(diǎn)接地故障處理完畢。

圖4 故障處理后的托盤構(gòu)架

3 原因分析與處理建議

3.1 故障原因分析

此調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤在安裝之初存在相應(yīng)的安裝工藝問(wèn)題，固定托盤的螺栓未能有效緊固，經(jīng)變壓器多次沖擊合閘，以及度夏時(shí)期重載運(yùn)行發(fā)生振動(dòng)[12]，導(dǎo)致固定托盤的螺栓松動(dòng)，進(jìn)而使托盤傾斜，最終斜靠在調(diào)壓開(kāi)關(guān)頂部地電位的外殼部分，造成變壓器夾件整體接地，引起運(yùn)行下的夾件接地電流嚴(yán)重超標(biāo)。

3.2 處理建議

1)加強(qiáng)變壓器安裝工藝的管控。對(duì)新建變電站的變壓器，適時(shí)安排檢修人員對(duì)變壓器內(nèi)部安裝過(guò)程進(jìn)行旁站見(jiàn)證，對(duì)變壓器廠安裝工藝提出更高要求。要求出現(xiàn)此類型故障的變壓器廠按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行質(zhì)保。

2)建議變壓器廠對(duì)變壓器托盤構(gòu)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化或升級(jí)改造。若此構(gòu)架對(duì)運(yùn)行主變壓器無(wú)影響，僅在檢修時(shí)方便吊芯，本著減少電網(wǎng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的原則，建議對(duì)此托盤構(gòu)架進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，改良其結(jié)構(gòu)與連接方式[13]，避免此類型故障的發(fā)生。

3)對(duì)該變壓器廠已在電網(wǎng)中投運(yùn)的同類型同電壓等級(jí)主變壓器進(jìn)行跟蹤檢查，縮短鐵芯夾件接地電流帶電檢測(cè)的周期，適時(shí)安排帶電檢測(cè)，預(yù)防同類型故障再發(fā)生。

4 結(jié)論

變壓器油箱內(nèi)部調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤構(gòu)架的作用是在調(diào)壓開(kāi)關(guān)吊芯檢查時(shí)，作為“托盤”將調(diào)壓開(kāi)關(guān)平穩(wěn)固定，方便調(diào)壓開(kāi)關(guān)引線的拆除與安裝[14]。調(diào)壓開(kāi)關(guān)托盤不同廠家的設(shè)計(jì)方案不盡相同。例如此變壓器廠采用“托盤式”結(jié)構(gòu)，其他變壓器廠采用底部“板凳式”結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣各不相同[15]。除此之外，此“托盤”不會(huì)對(duì)運(yùn)行中的主變壓器造成任何影響。

案例表明，主變壓器運(yùn)行下的夾件接地電流過(guò)大一般是由于變壓器內(nèi)部存在多點(diǎn)接地。而多點(diǎn)接地則受安裝工藝不到位、沖擊合閘振動(dòng)與重載運(yùn)行振動(dòng)等多方面因素影響，造成其內(nèi)部某構(gòu)件松動(dòng)并與夾件直接相碰。判斷故障類型時(shí)，應(yīng)通過(guò)油色譜試驗(yàn)、帶電檢測(cè)，結(jié)合停電絕緣電阻測(cè)試等手段進(jìn)行綜合判斷和分析，必要時(shí)還需鉆芯檢查并處理故障。