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        一起10 kV 配電變壓器故障分析

        2022-05-18 06:39:50敏,李俊,趙靜,張
        江西電力 2022年4期
        關(guān)鍵詞:變壓器故障

        汪 敏,李 俊,趙 靜,張 健

        (1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司淮南供電公司,安徽淮南 232007;2.國網(wǎng)江西省電力有限公司超高壓分公司,江西,南昌 330000)

        0 引言

        配電變壓器是電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備,承擔(dān)著電壓變換和電能傳輸?shù)淖饔?,其安全穩(wěn)定運行對電力系統(tǒng)具有重要意義。對配電變壓器的故障原因進行分析和總結(jié),有利于及時準(zhǔn)確地判斷故障原因并采取相應(yīng)對策,將損失降到最低,從而保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[1-3]。

        文中對一起10 kV 配電變壓器故障事件進行分析,通過油中溶解氣體氣相色譜分析、絕緣電阻試驗、繞組直流電阻試驗等試驗以及吊芯檢查對故障變壓器進行診斷分析,初步判斷出故障變壓器發(fā)生層間短路故障。通過對故障原因進行分析,找到故障變壓器在制造時存在的缺陷,對今后配電變壓器生產(chǎn)制造和質(zhì)量監(jiān)督提出相應(yīng)建議[4-6]。

        1 事件經(jīng)過

        2021年2月25日,某公司專變用戶反映,出現(xiàn)無法用電情況,且高壓計量裝置、變壓器外殼等絕緣部分出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。在現(xiàn)場對變壓器進行檢測,發(fā)現(xiàn)變壓器進線疑似對地絕緣被擊穿,導(dǎo)致用戶側(cè)電壓過低,無法正常用電。該故障變壓器2021年1月30日投入使用,型號為S11-M-200/10型,容量200 kVA,聯(lián)結(jié)方式為Dyn11,分接范圍10 kV±2×2.5%,故障變壓器外觀照片如圖1所示。2月27日上午,更換同型號變壓器后,用戶用電恢復(fù)正常。

        圖1 故障變壓器外觀

        2 試驗分析

        為診斷配電變壓器故障原因,根據(jù)DL/T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》、GB/T 6451—2015《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》等標(biāo)準(zhǔn)對該變壓器進行油中溶解氣體氣相色譜分析、絕緣電阻測試、繞組直流電阻測試等試驗。

        2.1 油中溶解氣體氣相色譜分析

        用氣相色譜分析儀(型號為GC-7960A)對變壓器油進行氣相色譜分析,試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1 油中溶解氣體氣相色譜分析數(shù)據(jù)

        根據(jù)DL/T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中三比值編碼規(guī)則,計算氣體比值得到編碼為100,對應(yīng)故障類型為電弧放電,典型故障為線圈匝間、層間放電,相間閃絡(luò);分接引線間油隙閃絡(luò),選擇開關(guān)拉弧;引線對箱殼或其他接地體放電[7]。

        2.2 絕緣電阻測試

        用絕緣電阻測試儀(型號為OMJY-D)對變壓器進行絕緣電阻測試,測試部位及數(shù)據(jù)如表2所示。

        表2 絕緣電阻測試數(shù)據(jù)

        上述結(jié)果表明,低對地絕緣電阻無異常,高對低、低對高和高對地絕緣電阻值低于正常水平,說明高、低壓繞組之間絕緣受損,判斷變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障。

        2.3 繞組直流電阻測試

        用直流電阻測試儀(型號為JYR(20 W))對變壓器5 個分接檔位分別進行繞組直流電阻測試,測試數(shù)據(jù)如表3 所示。其中,RAB、RBC、RCA是高壓繞組線電阻,Rab、Rbc、Rca是低壓繞組線電阻。

        表3 繞組直流電阻測試數(shù)據(jù)

        根據(jù)GB/T 6451—2015《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》,10 kV 配電變壓器繞組直流電阻相間不平衡率應(yīng)不大于4%,線間不平衡率應(yīng)不大于2%。由表3 中測試數(shù)據(jù),高壓側(cè)1 至4 檔繞組直流電阻RCA較RAB和RBC相差約0.9 Ω,導(dǎo)致其不平衡率均超過12%,嚴(yán)重偏離標(biāo)準(zhǔn)要求[8]。高壓側(cè)5 檔繞組和低壓側(cè)繞組電阻不平衡率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

        2.4 變比試驗、空載損耗試驗

        對變壓器進行變比試驗和空、負(fù)載試驗,由于變壓器內(nèi)部發(fā)生故障,測試過程儀器產(chǎn)生過流保護,變比試驗和空、負(fù)載試驗均未得到有效測試結(jié)果。

        綜上,判斷變壓器高壓繞組存在層間短路。

        3 吊芯檢查

        為進一步判斷變壓器故障原因,對變壓器進行吊芯檢查,檢查結(jié)果如下:

        3.1 變壓器油檢查

        變壓器吊罩后,焦糊味濃重,變壓器油顏色較深,器身上覆有些許碳素,如圖2所示。

        3.2 變壓器器身檢查

        A 相器身吊桿下方螺帽脫落,上方螺帽松動,如圖3 所示,判斷該變壓器在制作工程中,未緊固螺帽,導(dǎo)致螺帽松動脫落。

        3.3 變壓器高壓線圈檢查

        對變壓器高壓線圈進行檢查,發(fā)現(xiàn)C相高壓線圈從下部至上部絕緣層絕緣受損,有燒糊痕跡,導(dǎo)線表面絕緣層及層間絕緣紙出現(xiàn)燒焦燒毀現(xiàn)象,如圖4所示。且鐵心發(fā)生變形,判斷是由短路電流沖擊產(chǎn)生的電動力導(dǎo)致。A、B兩相檢查未見絕緣受損等異?,F(xiàn)象。

        圖4 C相高壓線圈導(dǎo)線表面絕緣層及層間絕緣紙燒焦

        為進一步判斷故障位置,對高壓繞組各相線芯進行直流電阻測試,測試結(jié)果如表4所示。

        表4 高壓繞組各相線芯直流電阻測試數(shù)據(jù)

        由上表可知,C 相高壓繞組5 個檔位均比其余兩相繞組小1 Ω左右,約2~3層高壓繞組被短路。

        綜上,通過吊芯檢查,確定故障變壓器C 相高壓繞組發(fā)生層間短路。

        4 故障原因分析

        1)通過查詢用電信息采集系統(tǒng)及現(xiàn)場核實,2月25 日該臺配變故障前為輕載運行,月電量百余度,且運行期間未發(fā)生雷擊。因此,排除因重過載和雷擊過電壓造成故障的可能性。

        2)通過試驗和吊芯檢查,判斷該變壓器層間或匝間絕緣存在缺陷,在運行過程中,局部電流增大發(fā)熱,引起C 相高壓繞組層間絕緣擊穿短路,可以斷定C相高壓繞組層間短路是該變壓器故障的直接原因。

        5 結(jié)語

        高壓繞組層間短路是該配電變壓器故障的直接原因,在制造階段層間或匝間絕緣存在缺陷是故障的根本原因。該變壓器在制作過程中工藝把關(guān)不嚴(yán),導(dǎo)致運行過程中發(fā)生故障。為避免類似故障再次發(fā)生,建議在生產(chǎn)制造過程加強工藝把控:

        1)線圈在制作過程中應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙設(shè)計要求放置層間絕緣紙,每層導(dǎo)線緊密排列。由于線圈是橢圓形,線圈成型過程中需要經(jīng)過壓裝來保障線圈的外徑尺寸,如果絕緣紙張數(shù)不夠或者排線較松時容易出現(xiàn)層間絕緣紙破損導(dǎo)致層間短路;

        2)線圈壓裝時注意把控力度。如果出現(xiàn)壓過頭的情況,容易損傷線圈導(dǎo)線及絕緣層,導(dǎo)致層間短路;

        3)繞制線圈時如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線存在毛刺、絕緣層損傷等問題,應(yīng)及時進行處理或更換,杜絕隱患;

        4)線圈導(dǎo)線焊接時搭頭應(yīng)放置在線圈的長軸部位。由于焊接搭頭比導(dǎo)線更毛糙,如果放置在線圈的短軸部位即被壓面,容易出現(xiàn)損傷層間絕緣紙及導(dǎo)線的現(xiàn)象。

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