一起500kV變壓器輕瓦斯動作故障的分析處理

徐廣林

摘 要：本文介紹了一起500kV變壓器輕瓦斯動作情況，在油色譜分析的基礎上，利用三比值法、局部放電超聲波定位對故障進行分析處理，查找出變壓器出線裝置的故障點并進行處理。建議變壓器基建安裝時應加強對成套進口設備的檢查驗收，要充分重視變壓器油定期的油色譜分析工作，并建議積極采用先進的帶電檢測技術監督運行設備的運行情況。

關鍵詞：變壓器；輕瓦斯動作；三比值法；出線裝置；故障

中圖分類號：TM411 文獻標識碼：A

0.引言

500kV主變壓器是發電廠的重要設備，價格昂貴，發生異常時未進行有效的判斷處理，發展成較大故障將對發電廠的安全經濟運行帶來嚴重影響。由于在設計、制造、安裝等過程可能存在的缺陷，都將在變壓器投入運行后逐漸暴露。而變壓器輕瓦斯保護能夠很好地反應變壓器內部初期故障，因此如何在輕瓦斯保護動作后迅速判斷故障類型，并利用有效的故障診斷技術判斷故障部位，對變壓器的安全運行及故障處理具有重要意義。

1.故障概況

某發電廠500kV主變壓器，2009年5月出廠，型號為SFP10-480000/500，冷卻方式為強迫油循環導向風冷，變壓器高壓出線裝置為進口成套設備。該變壓器于2010年5月投入運行。2010年7月27日18：14，報輕瓦斯動作，經本體檢查未發現異常，繼續運行，加強對變壓器電流、電壓、溫度的運行監視。2010年8月3日19：31，輕瓦保護再次動作，立即對變壓器取氣樣、油樣進行色譜分析。

2.故障分析

該主變壓器自2010年5月投運后一個多月，運行正常，油定期檢測分析各指標正常，如表2中7月13日的色譜分析。輕瓦斯動作后對氣樣進行色譜分析的結果見表1，可以看出氫、乙炔、總烴的含量突增，遠遠超過標準注意值（注意值：總烴≤150μL/L，C2H2≤1μL/L，H2≤150μL/L）根據不同故障類型產生的特征氣體可推斷主變內部存在電弧放電故障。

大量的研究證明，充油電氣設備的故障診斷也不能只依賴于油中溶解氣體的組分含量，還應取決于氣體的相對含量。GB7252-2001，推薦改良三比值法作為判斷充油電氣設備故障類型的主要方法。三比值法的原理是根據充油電氣設備內油、絕緣在故障下裂解產生氣體組分含量的相對濃度與溫度的相互依賴關系，從五種特征氣體中選取兩種溶解度和擴散系數相近的氣體組成三對比值，以不同的編碼表示；根據編碼規則和故障類型判斷方法作為診斷故障的依據。按照表2中2010年8月5日的油色譜分析數據，進行三比值法計算：C2H2/C2H4=194/15=12.9編碼為2，CH4/H2=20/335=0.06編碼為1，C2H4/C2H6=15/2.4=6.25編碼為2，組合編碼為212，屬于電弧放電故障。

根據以上分析，結合輕瓦斯動作時錄波情況：電流、電壓正常，有較小的半個周波零序電流，可以確定變壓器內部確實存在間斷性的高能量電弧放電，應立即停止變壓器運行，對其進行停電檢查處理。

3.故障處理

3.1電氣試驗

確定了故障性質后，決定對變壓器進行內部檢查，首先進行電氣試驗以便進一步確定故障范圍。絕緣電阻及吸收比、鐵芯對地絕緣電阻、繞組+套管介損在正常值范圍，但低壓繞組直流電阻誤差偏大Δr%=10.89%超過規定值。根據低壓繞組誤差偏大的結果認為故障點可能在變壓器低壓側。但進入變壓器身對低壓繞組各連接部位檢查并未發現有放電痕跡。低壓繞組各連接部分檢查擰緊后Δr%=0.58%在合格范圍內。再次對變壓器內部高低壓側各連接部位檢查、無載分接開關檢查、磁屏蔽檢查均未發現明顯放電故障點。

為了找出故障點，決定對變壓器進行局部放電試驗。試驗開始后，試驗電壓僅加壓至0.1Um/√3就顯示變壓器高壓側C相出線裝置超聲信號突增至80000pC，現場檢查在C相套管升高座處有明顯的放電聲音。根據局放試驗結果，判定C相出線裝置內存在放電故障。

3.2 出線裝置檢查處理

確定放電部位后，決定吊出變壓器高壓側C相套管檢查出線裝置。C相套管吊出后，檢查發現均壓球與出線裝置連接部分的6個螺栓全部松動，螺栓附近有放電痕跡，如圖1、圖2和圖3所示。拆開均壓球后發現法蘭結合面及絕緣層內積有碳粉，如圖4所示。按照出線裝置廠家的處理要求，將出線裝置法蘭結合面放電痕跡用細紗布打磨干凈，將出線裝置各部分油污及碳粉清洗干凈后回裝。為防止同類故障發生，對主變高壓側A、B相出線裝置也進行了檢查，未發現螺栓松動。

檢修處理后進行各項常規電氣試驗和局部放電試驗，各項指標在合格范圍。

4.故障原因分析

根據對該主變壓器的檢查處理結果，分析引起此次輕瓦斯動作的原因是：出線裝置均壓管與均壓球的連接螺栓松動，造成電位差引起高能量電弧放電，油中迅速生成大量氣體，所形成的大量氣泡迅速上升并聚集在瓦斯繼電器里，引起輕瓦斯繼電器動作報警。

500kV變壓器出線裝置主要由升高座、均壓管、均勻球、高壓引線等組成，是超高壓變壓器的一種出線絕緣結構，如圖5所示。為了滿足變壓器的運輸要求，出線裝置設置在油箱外部的升高座中，高壓套管的尾部插入到升高座的出線裝置中。運輸時出線裝置密封在升高座中，與變壓器本體分別運輸，在現場重新安裝在變壓器本體上。出線裝置是成套進口設備，現場安裝一般是成套安裝，均壓管與均壓球的連接靠6個螺栓涂上熱態膠進行緊固，未對均壓管與均壓球的連接部分進行檢查。筆者認為均壓管與均壓球的連接松動可能原因是出廠時螺栓緊固不良，加上運輸過程的振動和變壓器運行中的正常振動，慢慢的使連接部分越來越松動。

結語

（1）主變壓器是發電廠的主設備之一，一旦發生故障將對電廠的安全經濟運行產生重大影響。變壓器瓦斯保護是保護油浸式變壓器內部故障的主保護。輕瓦斯保護動作往往表明變壓器內部存在潛伏性故障，所以一定要重視輕瓦斯動作，動作后及時取氣樣和油樣進行色譜分析，及早做出判斷，消除隱患。

（2）對變壓器進行油色譜分析是非常重要的，它可以在不停電的情況下迅速有效的判斷變壓器內部潛在的故障類型，并且可以隨時跟蹤故障的發展情況，為查找變壓器內部故障提供很好的依據。

（3）當變壓器內部發生放電現象，除進行常規電氣試驗檢查外，利用局部放電試驗檢查更能有效的檢測出放電部位。

（4）對于運行中的變壓器，應采用在線監測和多種先進的帶電檢測技術，及早發現設備可能存在的故障隱患，為狀態檢修提供依據。

（5）應在制造、運輸、安裝、調試、運行、檢修等全過程中加強對500kV變壓器及其附屬設備（如出線裝置成套設備）的監督、檢查、驗收工作。

參考文獻

[1]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京：中國科學技術出版社，2001.

[2]GB/T 7252-2001，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[S].北京：中國標準出版社，2002.

[3]宓傳龍，謝慶峰，孟麗坤，等.超、特高壓交流變壓器出線絕緣結構的設計和應用[J].高電壓技術，2010，36（1）：122-128.