500kV變電設(shè)備運(yùn)行故障及處理措施分析

陳惠?鄭慧斌

摘要：500kV電網(wǎng)是區(qū)域電網(wǎng)的主干網(wǎng)架，保證500kV電網(wǎng)安全可靠性運(yùn)行對于電網(wǎng)公司具有重要意義。分析了500kV變電設(shè)備運(yùn)行故障及處理措施，總結(jié)了500kV電力變壓器的常見故障及處理方法，提出了500kV變壓器運(yùn)行中的巡視檢查及反事故措施，研究了500kV并聯(lián)電抗器故障判別方法。

關(guān)鍵詞：500kV變電設(shè)備；運(yùn)行故障；故障處理

作者簡介：陳惠（1985-），女，浙江溫州人，浙江省電力公司檢修分公司500kV甌海運(yùn)維站，500kV運(yùn)維站值長，助理工程師；鄭慧斌（1984-），男，浙江溫州人，浙江省電力公司檢修分公司500kV甌海運(yùn)維站，500kV運(yùn)維站主值，助理工程師。（浙江 溫州 325000）

中圖分類號：TM642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0196-01

“十一五”期間，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力工業(yè)也取得了巨大的進(jìn)步。“十二五”期間，電力工業(yè)將朝著大電網(wǎng)、大水電、大火電和特高壓的方向發(fā)展，現(xiàn)全國已經(jīng)形成了東北、華北、華東、華中及南方電網(wǎng)互聯(lián)的跨區(qū)省電網(wǎng)。隨著各個區(qū)域電網(wǎng)之間聯(lián)系的更加緊密，其輸送的容量將越來越大，這樣的大電網(wǎng)一旦發(fā)生事故，不但會給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，而且還可能威脅到社會穩(wěn)定及國家安全，美加大停電和印度大停電就是典型的案例。由于特高壓電網(wǎng)正在逐步規(guī)劃和建設(shè)中，因此現(xiàn)階段主要是要保證500kV超高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，特別是500kV變電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文對500kV變電設(shè)備運(yùn)行故障及處理措施進(jìn)行了分析。

一、500kV電力變壓器的故障分析

通常將500kV變壓器的故障分為兩種，即內(nèi)部故障和外部故障。其中內(nèi)部故障是指發(fā)生在變壓器郵箱內(nèi)的各種故障，較為常見的內(nèi)部故障為變壓器分接開關(guān)及繞組的故障，變壓器內(nèi)部設(shè)備是否發(fā)生故障主要取決于其動穩(wěn)定性。500kV變壓器外部故障通常為變壓器油箱套管及其引出線上所出現(xiàn)的故障，變壓器外部設(shè)備是否發(fā)生損壞主要取決于其熱穩(wěn)定性。下面對幾種常見的500kV變壓器故障進(jìn)行簡要分析：

1.繞組的故障

繞組出現(xiàn)的故障主要為匝間短路故障、繞組相間短路故障和繞組的斷線故障等。發(fā)生這些故障的原因如下：在設(shè)備制造或檢修的過程中，發(fā)生了局部絕緣損壞的現(xiàn)象，造成設(shè)備遺留了許多缺陷；在設(shè)備正常運(yùn)行時有雜物落入，導(dǎo)致繞組溫度過高發(fā)生絕緣老化現(xiàn)象；設(shè)備的制造工藝不良，其機(jī)械強(qiáng)度無法承受短路的沖擊，使繞組發(fā)生變形而導(dǎo)致絕緣損壞；繞組發(fā)生受潮現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣膨脹進(jìn)而堵塞了油道，致使變壓器局部過熱；絕緣油內(nèi)混入了水分而導(dǎo)致其發(fā)生了劣化，導(dǎo)致繞組暴露在空氣中。

500kV變壓器在正常運(yùn)行過程中由于上述原因一旦發(fā)生了絕緣擊穿的現(xiàn)象，就會導(dǎo)致繞組出現(xiàn)匝間短路或接地短路。當(dāng)500kV變壓器發(fā)生匝間短路時，其油溫將會出現(xiàn)顯著增高，電源測的電流也會出現(xiàn)明顯增大，同時伴隨著吱吱的冒泡聲。500kV變壓器匝間短路的后果是會導(dǎo)致瓦斯保護(hù)動作，相關(guān)人員應(yīng)及時處理變壓器匝間短路故障，避免更為嚴(yán)重的單相接地故障的出現(xiàn)。

2.分接開關(guān)的故障

500kV變壓器經(jīng)常發(fā)生的分接開關(guān)故障是其表面的灼傷及各接頭的放電。發(fā)生這類故障的主要原因有：連接分接開關(guān)的螺絲出現(xiàn)了松動；絕緣板出現(xiàn)絕緣不良的現(xiàn)象；接頭的制造工藝不良，接觸不好；分接開關(guān)的接觸表面發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

3.鐵芯的故障

500kV變壓器鐵芯所發(fā)生的故障主要是由鐵芯夾緊螺桿發(fā)生了絕緣損壞，造成鐵芯內(nèi)部之間的兩點(diǎn)連接，從而引起環(huán)流和局部發(fā)熱，嚴(yán)重時還可能導(dǎo)致鐵芯的燒毀，使變壓器空載損失增大。在500kV變壓器正常運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)了鐵芯故障，則應(yīng)首先對鐵芯的外觀進(jìn)行檢查，然后對各相繞組的直流電阻值進(jìn)行測量和比較，最后用電流表法對片間的絕緣電阻進(jìn)行測量。

二、500kV變壓器運(yùn)行中的巡視檢查及反事故措施

500kV變壓器作為輸電網(wǎng)的骨干節(jié)點(diǎn)，其運(yùn)行必須在銘牌技術(shù)所規(guī)定的技術(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行，要保證其運(yùn)行電壓不超過變壓器分接頭額定電壓的105%，同時應(yīng)注意以下措施：

第一，對500kV變壓器的油溫進(jìn)行控制。嚴(yán)禁變壓器的上層油溫超過表1中的允許范圍，保證變壓器正常運(yùn)行時的絕緣強(qiáng)度，防止出現(xiàn)絕緣油劣化的現(xiàn)象。

同時由于在實(shí)際的運(yùn)行過程中每臺變壓器的運(yùn)行條件及所帶負(fù)荷是不同的，因此不能只以上層油溫的允許值作為變壓器運(yùn)行溫度的依據(jù)，還必須根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，如變壓器的油溫突然升高，則應(yīng)對冷卻循環(huán)及油裝置進(jìn)行檢查，進(jìn)而判斷變壓器是否出現(xiàn)了內(nèi)部故障。

第二，對油質(zhì)進(jìn)行檢查。500kV變壓器正常運(yùn)行時其油質(zhì)應(yīng)為微黃色且透明的，油面應(yīng)在周圍溫度標(biāo)準(zhǔn)線以內(nèi)，若油面過低則變壓器可能發(fā)生了漏油的現(xiàn)象，反之則可能是冷卻裝置使用不合理，或出現(xiàn)了內(nèi)部故障。

第三，對變壓器的聲音進(jìn)行檢查。500kV變壓器正常運(yùn)行時應(yīng)發(fā)出連續(xù)均勻的嗡嗡聲，若出現(xiàn)了雜亂的聲音，相關(guān)人員應(yīng)迅速匯報值班班長和調(diào)度員。

第四，對變壓器套管及冷卻裝置進(jìn)行檢查。正常的套管及冷卻裝置應(yīng)該是清潔完整且無裂紋的。

三、500kV并聯(lián)電抗器故障判別方法

500kV并聯(lián)電抗器具有重要功能：不但能夠?qū)θ菪缘臒o功功率進(jìn)行吸收，而且還能夠?qū)λ霈F(xiàn)的操作過電壓和工頻過電壓進(jìn)行限制，同時提高重合閘的效率。因此，對并聯(lián)電抗器進(jìn)行防護(hù)意義非常重大。[1]當(dāng)500kV并聯(lián)電抗器發(fā)生了匝間短路故障和接地短路故障時，系統(tǒng)中將會出現(xiàn)零序故障分量，根據(jù)零序分量所產(chǎn)生的位置，可將其分為兩種情況：即取自電抗器的中性點(diǎn)或高端，同時也對零序電流的正方向進(jìn)行了規(guī)定，即當(dāng)發(fā)生了匝間短路故障時，零序電流將落后零序電壓90°，反之，當(dāng)發(fā)生了外部的接地故障時，零序電流將超前零序電壓90°。因此，零序電流和零序電壓的相位關(guān)系可以作為對電抗器故障進(jìn)行判斷的標(biāo)準(zhǔn)。

若是500kV并聯(lián)電抗器的一匝發(fā)生了短路故障，則此時一定會產(chǎn)生不平衡電流，此不平衡電流是三相的，若此時沒有零序電壓，可通過導(dǎo)入補(bǔ)償電壓的方法來增加敏感性。若出現(xiàn)一匝短路與接地的故障，則此時零序電壓和補(bǔ)償電壓的方向是相同的，補(bǔ)償電壓將起到助增的作用；但若一旦發(fā)生了接地故障，則零序電壓和補(bǔ)償電壓的方向是相反的，此時補(bǔ)償電壓將起到助減的作用。因此，利用零序電壓和補(bǔ)償電壓的相位關(guān)系即可對500kV并聯(lián)電抗器單匝短路故障進(jìn)行判斷。

四、結(jié)論

當(dāng)前特高壓電網(wǎng)尚未完全建成，500kV電網(wǎng)作為區(qū)域內(nèi)的主干電網(wǎng)，承擔(dān)著區(qū)域供電的重要任務(wù)。500kV變電設(shè)備是區(qū)域主干電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)，相關(guān)人員應(yīng)采取積極措施保障500kV變電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在故障，提高500kV主干電網(wǎng)的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓彥華，黃曉民，杜秦生.同桿雙同線路感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流測量與計算[J].高電壓技術(shù)，2007，33（1）：140-143.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）