水電站變壓器故障診斷與處理

鄧家明

羅定市山垌水庫工程管理處 廣東羅定 527200

摘要：變壓器是水電站內最為關鍵的設備之一，主要負責原始電能的升降壓處理，使電流或電壓值處在安全用電范圍內。因此，在水電站運作過程中，盡早發現變壓器潛伏故障，對保障設備安全運行，有著重要意義。本文對變壓器油色譜分析中出現的一些故障現象進行了分析，并對其補救措施進行了闡述，以期為相關的補救工作提供有益的參考與借鑒。

關鍵詞：油色譜；水電站；變壓器；補救；措施

引言

變壓器是電力系統的重要元件之一，變壓器一旦產生故障極有可能造成供電中斷。因此，及時發現變壓器故障對保障工程順利運行具有十分重要的意義。目前為止，油色譜分析是監測變壓器運行過程中各種潛伏性故障和故障發生后變壓器內部故障原因的一項重要的技術手段，能夠大力協助對故障部位、故障嚴重與否等做出準確判斷，從而確定設備的最佳維修時機與補救措施。

1 變壓器內部故障特性

變壓器內部故障時會伴隨有放電和發熱兩種特性，根據《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（GB/T7252-2001、DL/T722-200）中C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6三比值編碼組合，可分為輕度過熱（溫度<150℃）故障、低溫過熱（溫度在150℃～300℃范圍）故障、中溫過熱（溫度在300℃～700℃范圍）故障、高溫過熱（溫度>700℃）故障四類過熱特性和局部放電、低能火花放電、高能電弧放電三種放電特性。

2 變壓器故障聯合診斷分析法

DGA油色譜是變壓器內部故障時過熱和放電特性最具代表性的研究對象，且分析結果除了能準確反映變壓器實時運行狀態，同時還能對故障類型、故障征兆和發展趨勢進行合理診斷與評估預測。雖然DGA能夠對變壓器內部工況狀態進行準確評估，但很難實現故障準確定位。為了充分利用DGA數據信息，結合《電力變壓器試驗導則》（JBT501-2006）中預防性試驗項目，聯合DGA評估結果和預防性測試結果，對變壓器內部故障進行綜合診斷，實現對變壓器內部故障的快速分析和準確定位，有效提高變壓器故障處理效率，縮短故障帶來的停電影響和經濟效益。變壓器內部故障綜合評估診斷流程如圖1所示。

圖1 DGA和預防性試驗聯合的變壓器內部故障診斷流程

3 變壓器分接開關接觸不良故障補救實例

3.1 故障現象

某水電站裝機3臺混流式水輪機組，發電機功率2000kW，經室外單臺35kV電壓等級升壓變壓器直接上當地35kV電網。變壓器型號為：S9-8000/35-6.3kV，兩側電壓為：35±2×2.5%/6.3kV。2013年06月15日按照電站定期預防性試驗要求和廠家指導意見，對變壓器進行大修后并完成相應交接試驗項目，所有檢測結果均滿足規范要求并在得到并網許可后于16日成功投運，運行過程中分接開關處于第四檔（+2.5%檔位，即：35.875kV）。2013年12月19日，變壓器色譜檢測系統發出油色譜分析異常告警信號。為了避免檢測系統的誤報或突發性異常情況，決定讓變壓器繼續帶電運行并進行色譜數據跟蹤監視。跟蹤監測數據表明色譜分析數據不僅異常，同時C2H4、C2H6、C2H2、總烴等氣體含量還存在持續增長態勢。為了避免內部故障進一步擴大成事故，提高電站運行的安全可靠性，必須對變壓器進行停電故障排查。

3.2 故障分析及定位

（1）油色譜分析內部故障初步定性。為了及時排查出變壓器內部故障，從某理工監測設備有限公司研發的《MDD3000T變壓器在線檢測系統計算監控系統》中提取出反映變壓器故障前后運行工況狀態的DGA油色譜分析數據，見表1。

從表1可以看出，12月19日故障發生時，H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、總烴等特征氣體含量均達到規范要求的注意值，且存在快速增長態勢，初步判斷變壓器內部存在故障。按照（GB/T 7252-2001）和（DL/T 722-2000）規范中推薦的三比值法進行計算，對故障后的典型日19日和29日的色譜數據進行分析。其中，19日：C2H2/C2H4=0.013；CH4/H2=2.15；C2H4/C2H6=2.04，計算得編碼組合為“022”；29日：C2H2/C2H4=0.012；CH4/H2=2.20；C2H4/C2H6=2.56，計算得編碼組合為“022”。進一步定性變壓器內部存在高溫過熱（>700℃）故障。根據《電力變壓器檢修導則》（DL/T573-2010）相關指導原則，初步推斷變壓器高溫過熱可能是由于變壓器分接開關接觸不良、高低壓引線夾件螺絲松動、緊固件接頭焊接不良等引起。

（2）電氣預防性試驗進行故障準確定位。為進一步對變壓器內部故障類型、部位進行準確定位，于2月15日安排停電進行預防性試驗。測試結果表明繞組直流電阻值不滿足規范要求，進一步判斷變壓器內部存在的高溫過熱（>700℃）故障可能是內部導電回路存在接觸不良引起。變壓器直流電阻測試數據見表2。

表1 變壓器故障前后運行工況狀態油氣相色譜分析數據單位：μL/L

表2 直流電阻測試數據單位：Ω

從表2可知，變壓器低壓側不存在接觸故障；變壓器高壓側分接開關在3～4檔位運行時，BC相、CA相的直流電阻值相對AB相增加幅度太大，數據嚴重超標（不平衡率高達8.0%）。進一步判斷變壓器內部故障由于高壓側分接開關第3、4檔中的C相存在接觸不良故障。

3.3 故障補救措施

2月18日，在得到電網報停檢修同意后，根據DGA及預防性試驗結果對變壓器進行吊罩檢查，發現變壓器高壓側分接開關在3檔和4檔間C相的接觸部位存在嚴重灼燒問題，觸點已變黑，動觸點和靜觸點間存在明顯錯位現象。在排除變壓器存在其他故障后，檢修人員對存在問題的分接開關進行全面更換處理后，經脫氣等處理重新測試直流電阻值。測試結果表明：主變的高壓側和低壓側的直流電阻值重新回歸到規范允許或廠家指導值，高壓側不平衡率為0.35%；低壓側不平衡率為0.13%，均滿足規范要求的1%的技術指標。變壓器高壓側分接開關油色譜分析異常和直流電阻測試值超標故障，經DGA色譜數據分析、三比值法分析、排油吊罩檢查和現場全面更新處理后，各項指標均回到規范或廠家技術指導指標范圍。重新投運后變壓器色譜跟蹤至今無異常現象，故障得到成功處理。

4 結語

總之，電力變壓器作為電網中的核心設備之一，它的正常工作是電力系統安全、可靠、優質、經濟運行的重要保證。目前，根據色譜分析結果判斷變壓器內部故障準確率較高，能夠對安全供電、用電、防止事故發生提供了有力保證。因此，相關的工作人員要密切關注變壓器油色譜異常情況，準確判斷變壓器內部故障，通過對變壓器油色譜異常情況分析，進行補救，保障電力變壓器以及水電站的正常運行。

參考文獻：

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