張 浩，郭 宇

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力有限公司 榆林供電公司，陜西 榆林 719000）

0 引 言

變壓器是重要的電源設(shè)備，新建變電站啟動(dòng)過(guò)程中變壓器能否順利投運(yùn)是新建輸變電投運(yùn)是否成功投運(yùn)的重要標(biāo)志。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596—1996）變壓器部分的要求，新投運(yùn)變壓器需進(jìn)行沖擊合閘試驗(yàn)5次，以便檢查變壓器制造工藝是否合格、絕緣狀況是否良好、保護(hù)裝置是否能夠正確動(dòng)作等。如果變壓器制造工藝不合格、絕緣不滿(mǎn)足配置要求則常會(huì)發(fā)生各類(lèi)異常放電甚至燒毀變壓器等嚴(yán)重情況，所以變壓器沖擊合閘試驗(yàn)是檢測(cè)變壓器質(zhì)量重要的環(huán)節(jié)。

1 案例分析

某變電站于2016年7月完成2臺(tái)型號(hào)為SSZ10-M-50000/110變壓器的安裝，正式投運(yùn)前開(kāi)展了交接試驗(yàn)、局放試驗(yàn)、繞組變形試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)均合格。啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行第1次沖擊合閘試驗(yàn)，合閘試驗(yàn)后進(jìn)行一次、二次設(shè)備檢查均未發(fā)生異常；10 min后進(jìn)行第2次沖擊合閘試驗(yàn)，也未發(fā)生異常情況；進(jìn)行第3次沖擊合閘試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)在變壓器上下箱蓋連接處發(fā)生電弧放電情況。停運(yùn)后對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)、壓力釋放等保護(hù)裝置進(jìn)行檢查未發(fā)生動(dòng)作，此外對(duì)引線(xiàn)、外殼等外觀(guān)檢查也均未發(fā)生外殼變形以及存在異物等情況，再次沖擊合閘時(shí)，依然存在電弧放電情況。

1.1 初步分析

根據(jù)上述電弧放電部位和保護(hù)裝置動(dòng)作情況初步分析判斷：上下油箱連接處短路連接環(huán)可能存在松動(dòng)，由于連接處出現(xiàn)松動(dòng)，造成連接處接觸不良，上下殼之間產(chǎn)生電位差，進(jìn)而引起局部放電情況。根據(jù)分析情況對(duì)連接環(huán)進(jìn)行了重新打磨處理拆裝，處理完成后再次進(jìn)行主變沖擊試驗(yàn)但依然存在間歇性電弧放電情況，所以該主變電弧放電與連接處短路環(huán)無(wú)關(guān)。

1.2 診斷性試驗(yàn)

主變沖擊合閘試驗(yàn)主保護(hù)和后備保護(hù)均未動(dòng)作，變壓器內(nèi)部不存在嚴(yán)重異常情況，但為防止變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重的設(shè)備故障，對(duì)變壓器進(jìn)行了油色譜數(shù)據(jù)分析和診斷性試驗(yàn)，以便確定故障位置。

1.2.1 油色譜分析

油色譜數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 油色譜數(shù)據(jù)

從上述油色譜數(shù)據(jù)中可以看出，H2、CO、CH4持續(xù)存在。變壓器油中存在H2、C2H2說(shuō)明存在電弧放電；變壓器油中存在CH4說(shuō)明變壓器中存在過(guò)熱故障情況，CO存在說(shuō)明絕緣存在老化或者熱性故障溫度過(guò)高導(dǎo)致絕緣老化加速。為進(jìn)一步確定故障原因，隨機(jī)抽取7月12日油色譜數(shù)據(jù)，利用油色譜分析三比值法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算數(shù)據(jù)如下所示。

C2H2/C2H4=0.98/1.34=0.73（按照標(biāo)準(zhǔn)0.1＜X＜1,取值為1）

CH4/H2=2.23/4.69=0.47（按照標(biāo)準(zhǔn)0.1＜X＜1,取值為0）

C2H4/C2H6=1.34/0.46=2.91（按照標(biāo)準(zhǔn)0.1＜X＜1,取值為1）

經(jīng)過(guò)計(jì)算取值，其對(duì)應(yīng)的三比值為101，故障類(lèi)型為繞組低能量放電，表示不同電位的不良連接點(diǎn)間或者懸浮電位體的連續(xù)性火花放電以及固體材料之間油的擊穿。

1.2.2 繞組介損

繞組介質(zhì)損耗測(cè)試如表2 所示。

表2 繞組介質(zhì)損耗測(cè)試

通過(guò)繞組介質(zhì)損耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，繞組未發(fā)生整體損傷和老化情況。

1.2.3 繞組泄漏電流

繞組泄漏測(cè)試如表3所示。

表3 繞組泄漏測(cè)試

通過(guò)繞組泄漏電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，繞組間泄漏電流滿(mǎn)足規(guī)程要求，高壓繞組、中壓繞組、低壓繞組間絕緣良好，不存在受潮和絕緣受損狀況。

1.2.4 繞組電容量

繞組電容量測(cè)試如表4所示。

表4 繞組電容量測(cè)試

通過(guò)電容量試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，繞組電容量未發(fā)生明顯變化，不存在機(jī)械位置變化情況，繞組未發(fā)生變形。

通過(guò)上述油色譜分析、泄露電流、介質(zhì)損耗、電容量、直流電阻等試驗(yàn)可以初步判斷該主變繞組絕緣狀況良好，繞組不存在變形情況。

1.3 解體檢查

為進(jìn)一步確認(rèn)變壓器內(nèi)部是否存在異常，對(duì)變壓器進(jìn)行了吊罩解體檢查，如圖2所示。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)油箱底部存在游離的黑色碳化物，低壓側(cè)銅排絕緣紙存在脫落和放電燒損黑色物質(zhì)，如圖3所示。

圖2 變壓器解體檢查

圖3 低壓母排絕緣紙?zhí)蓟头烹姛龘p痕跡

此外，對(duì)變壓器線(xiàn)圈內(nèi)部、絕緣支撐部分、鐵芯均進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣件支撐件良好未發(fā)生松動(dòng)情況，鐵芯狀況良好未發(fā)現(xiàn)多點(diǎn)接地情況，所以變壓器繞組和鐵芯均無(wú)異常。

根據(jù)監(jiān)理日志調(diào)查：該變壓器在運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)路面崎嶇不平狀況較差，并且經(jīng)過(guò)多個(gè)傾斜度為20°～30°的斜坡，有可能引起變壓器上部和下部油箱連接螺栓松動(dòng)，在驗(yàn)收時(shí)一般很難被發(fā)現(xiàn)，在上述電場(chǎng)不均的情況下，變壓器上部油箱和下部油箱之間形成電位差，從而變壓器投運(yùn)后在上部油箱和下部油箱發(fā)生沿面放電情況。

變壓器在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中有可能因操作不當(dāng)引起鐘罩和下油箱所有螺絲松動(dòng)，驗(yàn)收時(shí)未能引起注意和細(xì)致檢查，發(fā)生遺漏，這樣也會(huì)造成變壓器上、下油箱電位不一致。從變壓器的機(jī)構(gòu)分析，低壓母排距離變壓器箱壁較近，變壓器上部外殼通過(guò)螺栓與下部外殼構(gòu)成環(huán)流，如圖4所示。

圖4 變壓器鐵心和外殼接地示意圖

電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算公式為

根據(jù)式（1）可知，當(dāng)間隙非常小時(shí)（即d很?。?，其電場(chǎng)強(qiáng)度非常高，在高電場(chǎng)下，必然發(fā)生對(duì)地放電情況，即在上下油箱連接松動(dòng)處發(fā)生電弧放電。

綜合分析，根據(jù)上述變壓器解體檢查對(duì)黑色碳化物質(zhì)和放電痕跡進(jìn)行分析，此次放電應(yīng)該是由于低壓母排制造工藝存在問(wèn)題。第1次、第2次沖擊試驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)合閘過(guò)放電，造成絕緣紙的碳化，進(jìn)而在第3次沖擊試驗(yàn)時(shí)由于磁場(chǎng)不均，必然引起電場(chǎng)不均，低壓母排處存在電場(chǎng)不均情況，由于連接上下油箱的螺栓可能存在松動(dòng)情況，必然造成上下油箱電位不一致，進(jìn)而在變壓器上下殼連接不牢處發(fā)生電弧放電情況，高能量的電弧放電必然造成油的分解和絕緣紙固體絕緣的分解，從而在油中出現(xiàn)H2、CH4、C2H4、C2H2C2H6、CO等氣體。

將上述低壓母排受損絕緣紙和放電痕跡處理后，按照流程注油并將上下油箱螺栓緊固，再次進(jìn)行合閘沖擊試驗(yàn)，變壓器運(yùn)行正常，未發(fā)生電弧放電情況。

2 防范措施

2.1 運(yùn)輸環(huán)節(jié)

陸路運(yùn)輸時(shí)需要提前了解道路、沿途橋梁、涵洞、溝道等的寬度、坡度、傾斜度、轉(zhuǎn)角及其承重情況，必要時(shí)應(yīng)采取措施。當(dāng)利用機(jī)械牽引時(shí)牽引的著力點(diǎn)應(yīng)在設(shè)備重心以下，運(yùn)輸傾斜角不得超過(guò)15°，根據(jù)運(yùn)輸?shù)缆非闆r，適時(shí)加裝沖擊記錄儀。

2.2 裝拆環(huán)節(jié)

變壓器裝拆時(shí)，應(yīng)防止因車(chē)輛彈簧伸縮或者船只沉浮而引起傾斜，設(shè)專(zhuān)人觀(guān)測(cè)車(chē)輛平臺(tái)的升降或者船只的沉浮情況，卸車(chē)地點(diǎn)的土質(zhì)必須符合要求。

2.3 施工環(huán)節(jié)

2.3.1 變壓器注油要求

變壓器油在注入本體前必須進(jìn)行檢測(cè)，油色譜分析和簡(jiǎn)化試驗(yàn)不合格時(shí)必須進(jìn)行充分的加熱、過(guò)濾，去除雜質(zhì)和氣體，防止運(yùn)行中氣體和雜質(zhì)引起電場(chǎng)不均進(jìn)而產(chǎn)生局部放電等情況。

2.3.2 變壓器安裝

變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)必須采取平行移動(dòng)，防止繞組、鐵芯受力發(fā)生機(jī)械性位移情況，進(jìn)而引起繞組發(fā)生變形，同時(shí)對(duì)上下油箱的連接螺栓進(jìn)行仔細(xì)檢查和緊固，防止發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致電位不一致而發(fā)生局部放電情況。

2.4 驗(yàn)收環(huán)節(jié)

2.4.1 油色譜要求

投運(yùn)前后需按照要求進(jìn)行油色譜分析，在變壓器下部取樣時(shí)需要對(duì)取樣閥進(jìn)行清理，排除取樣閥內(nèi)的死油，將死油排放完畢后，再進(jìn)行取樣化驗(yàn)，確保油樣檢測(cè)的精確性，防止發(fā)生誤判斷的情況。

2.4.2 本體驗(yàn)收

按照標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收卡要求，不僅查看設(shè)備的的外觀(guān)，同時(shí)還需要檢查監(jiān)理的現(xiàn)場(chǎng)日志，了解安裝過(guò)程是否存在異常情況，根據(jù)安裝過(guò)程出現(xiàn)的具體情況，重點(diǎn)檢查變壓器的滲漏油密封、短路環(huán)、接地等情況，進(jìn)行全面標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)變壓器投運(yùn)過(guò)程中發(fā)生異常的地方進(jìn)行檢查，查找出變壓器油箱發(fā)生電弧放電的原因，有效消除了一起嚴(yán)重的設(shè)備隱患，保證了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并提出運(yùn)輸、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的注意事項(xiàng)，為變壓器的運(yùn)維檢修提供了參考借鑒經(jīng)驗(yàn)。