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變壓器突發(fā)短路故障的缺陷分析

   2012年02月27日 10:10  
0 引 言

  近年來變壓器突發(fā)短路沖擊后損壞幾率大增,已占全部損壞事故的40%以上。變壓器經(jīng)受突發(fā)短路事故后狀況判斷、能否投運,成為運行單位經(jīng)常要決策的問題。以前變壓器發(fā)生突發(fā)短路事故以后,需要組織各方面專家分析事故成因,然后確定試驗方法,根據(jù)試驗結(jié)果繼續(xù)分析或者追加試驗。這種分析、搶修機制已不適應當前電網(wǎng)停電時間限制、高可靠性以及事故嚴重性等情況。北京供電局修試處總結(jié)300余臺110kV及以上電壓等級變壓器多年運行維護經(jīng)驗形成了一套固定的短路突發(fā)事故試驗分析方法,即油色譜分析、絕緣電阻試驗、繞組直阻試驗和繞組變形試驗“四項分析”。實踐證明,“四項分析”基本能夠滿足變壓器突發(fā)事故的分析要求。

1 分析項目

1.1 變壓器油中溶解氣體色譜分析

  用于判斷變壓器內(nèi)是否發(fā)生過熱或者放電性故障。該項目對變壓器突發(fā)事故的故障判斷十分敏感,但需要儀器精度高,僅適于在試驗室進行,故比較費時。實踐中,多數(shù)情況下對缺陷的初步定性要依靠它,綜合分析也要結(jié)合色譜分析結(jié)果進行,而且該方法能判斷出很多別的試驗無法發(fā)現(xiàn)的缺陷,例如中興莊變電站35kV原#1變壓器突發(fā)事故后,無載分接開關(guān)處放電,但直阻試驗反映不出來,只有色譜分析才能發(fā)現(xiàn)。

1.2 絕緣電阻試驗

  變壓器各繞組、鐵心、夾鐵、外殼相互之間的絕緣電阻是否正常,是常用的簡易檢查項目。如老君堂變電站220kV原#1變壓器事故掉閘后首*行絕緣電阻試驗,很快發(fā)現(xiàn)三側(cè)繞組和鐵心對地的絕緣電阻幾乎為0,馬上就判斷為縱絕緣擊穿且鐵心燒損,與吊罩檢查結(jié)果相符;又如下面述及的110kV林河變電站#2變壓器,也是借助絕緣電阻試驗確定了缺陷位置。

1.3 繞組直阻試驗直阻試驗檢查導電回路中分接開關(guān)接觸是否良好、引線接頭焊接或接觸是否良好、繞組是否斷股、匝間有無短路等缺陷,可配合多種試驗共同確定缺陷,被1997年的部頒預試規(guī)程確定為變壓器zui重要的電氣試驗項目。由于電網(wǎng)短路容量越來越大,短路事故在直阻方面的反映往往很明顯。如北土城變電站110kV原#2變壓器事故后,通過繞組變形試驗發(fā)現(xiàn)低壓繞組異常,但絕緣電阻正常,色譜分析結(jié)果表明發(fā)生了涉及絕緣部位的放電,zui后依靠低壓三相直阻不平衡的試驗結(jié)果分析出:低壓繞組明顯變形且繞組嚴重受損,須進行大修。大修時發(fā)現(xiàn)幾乎所有的繞組都已經(jīng)扭曲變形,內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴重損壞。

1.4 繞組變形試驗

  它是通過各線圈在高頻下的響應特性來判斷其結(jié)構(gòu)和周圍狀況是否發(fā)生明顯變化的新型試驗項目。如220kV懷柔變電站#1變壓器1997年3月發(fā)生套管爆炸事故,由于不知線圈內(nèi)部狀況,不能決定是否更換線圈,后根據(jù)繞組變形試驗結(jié)果正常的結(jié)論確定不再更換線圈。在大短路容量的電網(wǎng)中近年變壓器發(fā)生出口短路事故比率較高(例如華北電網(wǎng)1998年的4起變壓器事故中3起源于短路沖擊),而繞組變形是其中常見的嚴重缺陷,所以該項目是現(xiàn)場決定變壓器是否投運的主要依據(jù),有其它試驗項目不可替代的作用。220kV老君堂變電站原#2變壓器短路事故后所有電氣和色譜試驗均正常,但繞組變形試驗表明繞組已經(jīng)變形并在大修時被確認。該項試驗在北京供電局已經(jīng)開展4年,共進行229臺次,其中事故后試驗46臺次,發(fā)現(xiàn)缺陷10起,沒有一起判斷錯誤的情況。

  近3年來,共進行了40余次事故搶修,依照上述“四項分析”分析無一誤判??梢?,這套分析方法比較適于現(xiàn)場,但必須強調(diào):“四項分析”要綜合起來使用,方能得出正確的結(jié)論。

2 應用實例

 例1:1998-10-1,110kV林河變電站一臺10kV開關(guān)速斷保護動作掉閘,重合失敗,7s后#2變壓器(SFZ—40000/110,1996-11投運)本體輕、重瓦斯,閘箱重瓦斯,差動保護均動作,變壓器高、低壓側(cè)開關(guān)掉閘,退出運行。

  油色譜分析表明:總烴含量急劇增加,CO、CO2增加較少,結(jié)論為變壓器內(nèi)部存在突發(fā)性的裸金屬部位的放電。電氣試驗分析表明:繞組直流電阻試驗正常;繞組變形試驗發(fā)現(xiàn)低壓繞組略有疑點;絕緣電阻試驗發(fā)現(xiàn)低壓繞組對高壓繞組、鐵心及地的絕緣僅有25MΩ。進行分解試驗以查找缺陷位置:高壓繞組對低壓繞組、鐵心以及地絕緣電阻正常;鐵心對高、低壓繞組及地絕緣電阻正常。判斷結(jié)果是:低壓繞組非線圈部位對地部位的絕緣有問題。

  綜合分析:變壓器內(nèi)部發(fā)生突發(fā)性的裸金屬部位放電,但繞組變形、直流電阻試驗又未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷,故線圈本身有缺陷的可能性很??;低壓繞組有微弱的變形,對地絕緣只有25MΩ,故低壓繞組接近變壓器箱體的部位(尤其是出線處——即低壓繞組對地部位)因短路沖擊而放電的可能性zui大;低壓繞組出線處的手孔可以打開,故可方便地在現(xiàn)場檢查。

變壓器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn):低壓內(nèi)部引線銅排的多個木夾板中,有兩處沒有包扎銅排的輔助絕緣,其中低壓引線上部木夾件處銅排有相間短路放電痕跡,木夾件表面燒黑,引發(fā)相鄰部位銅排相間發(fā)生油間隙電弧放電。變壓器內(nèi)部散落放電后的銅渣少許,油中炭素較多,線圈上部墊塊多處松動。證明試驗對于故障部位的判斷基本正確,該變壓器現(xiàn)場處理后投入運行。

例2:1996-10-28,呂村#2變壓器(SFPSZ9—120000/220,1992年投運)110kV側(cè)B相套管爆炸,套管芯子向上竄起30cm,套管整體上移10cm,根部嚴重噴油,故障錄波器、差動保護、輕重瓦斯、防爆筒均動作。

  試驗分析:拔掉高壓、中壓側(cè)所有套管后,做電氣試驗結(jié)果正常。鑒于套管爆炸從未發(fā)生過,上級單位決定該變壓器返廠大修。但變壓器運輸要經(jīng)過一座高速公路橋,工期不允許。zui后,根據(jù)試驗人員的建議,*行繞組變形試驗,結(jié)果正常,之后進行局部放電試驗,結(jié)果正常。投運后運行正常。

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