3號變空載試驗及局部放電試驗后異常分析

鞠景寶

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

潘家口蓄能電廠主變是意大利TIBB公司生產的，型號為TUFX78-100，額定容量100MVA，電壓等級220/13.8kV，出廠日期為1988年2月6日。投產日期為1992年12月22日。3臺主變自1992年投運以來，多次因壩上快速門噴水造成3臺主變短路跳閘，直至1997年快速門改造后再無噴水現象。1997年4月29日請電科院分別對3臺主變繞組進行了變形試驗，試驗數據合格。1999～2002年期間，2、3、4號主變變壓器油在90℃時tg%都已超出標準規定的小于2%，并且油的顏色不正常，為深茶水色。通過分析判斷確定2、3、4號變壓器油質劣化。經研究決定更換變壓器油，并于2002年10月24日實施，2003年3月委托電科院對3臺主變進行了油中康醛含量檢定，檢定結果合格。

1 技術參數

變壓器技術參數見表1。

2 變壓器空載試驗

（1）變壓器單相低壓空載試驗。

試驗接線圖見圖1，試驗記錄見表2。

（2）試驗數據計算

2號主變：PAB與PBC的偏差為2.5%、PAC/PAB= 1.375、PAC/PBC=1.341；

表1 3臺主變技術參數

圖1 單相低壓空載試驗接線圖

表2 單相空載試驗記錄

3號主變：PAB與PBC的偏差為7.5%、PAC/PAB= 1.425、PAC/PBC=1.33；

4號主變：PAB與PBC的偏差為0、PAC/PAB=PAC/PBC=1.3157。

3 判斷標準

（1）PAB與PBC相等，這是因為BC相的磁路與AB相的磁路完全對稱，其對應的損耗應相同，實測結果PAB與PAC的偏差一般在3%以下。

（2）PAC＞PAB或PBC，這是因為AC相的磁路較AB相或BC相的磁路長，PAC=1.3～1.4PAB，不符合上述要求之一時則說明變壓器有局部缺陷。通過單相空載試驗可查找鐵心接地故障。

（3）試驗分析：

1）3號主變PAB與PBC的偏差超過了3%，而2號、4號 主變PAB與PBC的偏差沒有超過3%。

2）3 號主變PAC與PAB比值在規定的（PAC=1.3～1.4PAB）范圍之外，是 1.425。

3）綜合分析2號、4號主變單相低壓空載試驗，沒有發現問題，而3號主變PAB與PBC的偏差及PAC與PAB的比值都超出了正常范圍，這說明3號主變存在缺陷。從3號主變看，凡是涉及C相時其空載電流和損耗均增大，所以C相存在故障的可能性較大。

4 變壓器局部放電試驗

（2）試驗方法：此試驗由華北電科院組織實施。

表3 局部放電試驗記錄

（3）試驗分析：從局部放電量來看2號、4號主變A、B、C相局部放電量都小于標準300PC，3號主變A、B相也沒有超過標準，而C相放電量為680PC，超出標準300PC，從而依局部放電量看C相存在故障的可能性較大。

5 3號主變吊芯檢查

2006年3月22 日由潘家口蓄能電廠會同天威保變技術人員進行吊芯檢查。

5.1 墊腳與箱底導通

鐵心共有兩個墊腳，吊芯后發現靠近開關側墊腳下表面部分顏色變黑，高壓側定位孔內表面有過熱燒黑的痕跡。檢查箱底對應墊腳過熱處箱底定位釘周圍漆色變深，定位釘側面有過熱痕跡。

5.2 故障原因分析

經檢查確認，變壓器鐵心頂部通過引線與箱蓋連接接地，墊腳定位孔內徑Φ83mm，箱底定位釘直徑Φ78mm，定位釘與墊腳間理論間隙2.5mm，由于制造和裝配公差，定位釘與墊腳處連通鐵心上下導通，有兩個接地點，形成環流引起局部過熱。

5.3 處理方法

將箱體4個定位釘表面均用丹尼森皺紋紙包扎，厚度約為1mm，使墊腳和箱底絕緣。

5.4 箱沿處過熱燒蝕

箱沿膠條內側Φ10限位用圓鋼上表面有多處燒蝕痕跡，頂蓋與外殼間膠條部分熔化，導致內部密封不良，燒蝕位置集中在B、C相對應處，高壓側4處，低壓側2處，長度最長200mm，最短50mm左右，長度200mm處故障點燒蝕嚴重，深度約3mm，其余故障燒蝕深度1mm左右。

箱蓋對應箱沿故障點也有燒蝕痕跡，燒蝕深度約為 1～2mm。

油箱內壁對應箱沿螺栓處發現多處熏黑痕跡。

5.5 由漏磁通產生的過熱

該變壓器箱蓋之間沒有可靠引線連接，理論上通過箱蓋螺栓連接是應該導通的，由于長時間的運行導致螺栓腐蝕嚴重，增大了接地電阻，而變壓器鐵心漏磁通是客觀存在的，并集中分布在鐵心端部位置，在變壓器運行過程中，由于漏磁通的存在，周圍結構件中會產生渦流。如果箱蓋之間可靠連接，即使有電流通過也不會產生太高的溫升，但如果箱蓋之間連接不可靠，接觸電阻較大，環流引起的過熱會很嚴重，最終導致結構件被燒蝕，并在油中產生烴類氣體，燒蝕位置集中在B、C相對應處。這與局部試驗結果相吻合。由過熱引起的密封材料劣化，導致密封不嚴，因為檢查發現固體絕緣并沒有問題，因此色譜結果中CO2與CO值很大，除正常老化外，與密封不嚴有一定的關系。因此，箱蓋連接處局部過熱燒蝕主要就是螺栓腐蝕嚴重而造成的。

5.6 鐵心沒有可靠接地而產生懸浮電位

當鐵心不接地運行時，由于繞組、鐵心和油箱之間因電容C1、C2的耦合作用，將有較大的電容電流I1和I2通過C1、C2，對不同結構的變壓器C1、C2差別較大，在鐵心上因電磁感應產生的懸浮電位的高低決定C1、C2的比值，一般C1比C2小，故在鐵心上產生的懸浮電位有可能很高，可能引起鐵心對油箱的放電，潘家口3臺主變設計都是由變壓器鐵心頂部通過引線與蓋連接，蓋與箱靠螺栓連接，箱是直接接地的，而螺栓腐蝕嚴重直接影響了接觸電阻的大小，鐵心沒有永久性接地而產生懸浮電位，使蓋對箱放電。

5.7 鐵心竄片

在高壓側A、B相間處末級鐵心最外一片發生上竄，上竄后呈傾斜狀態，上竄高度20～40mm左右。

5.8 原因分析

（1）因多次壩上快速門噴水造成3號主變短路，由于短路時產生很大沖擊力，可能引起鐵心片位移。

（2）運行過程中鐵心震動引起鐵心片位移。

5.9 處理意見

由于現場條件限制，沒有辦法將鐵心片恢復到原位置，且上竄的鐵心片頂部被6條拉帶頂住，沒有向上位移的空間，不影響產品正常運行，故現場未作處理。

用規格為70mm2、長度為300mm的銅芯電纜共20根，將油箱和箱蓋作永久性接地。

6 大修處理后試驗

局部放電水平已經降低到200PC以內，A相為150PC、B相為180PC、C相為190PC，其他試驗均合格。通過試驗分析及處理，基本解決了該變壓器的缺陷。

表4 變壓器大修后、投入運行前后色譜分析數據

根據以上色譜數據分析，投運后第4、10、30d與投運前的色譜數據結果進行比較分析發現，投運前后色譜數據變化不大，乙烷、乙炔氣體投運前后均為0，氫氣、甲烷、乙烯、總烴數據均小于10，CO、CO2變化也不大，比大修前數據小了很多。投入后與投入前色譜數據變大原因是，大修前油中溶解氣體在固體絕緣中殘存吸附，在大修投運后吸附在固體絕緣中的油中溶解氣體得到釋放，運行時間越長，循環越好，釋放越徹底。在投運后30d，殘存在固體絕緣中溶解氣體基本釋放完畢。根據以上分析，投運前后幾次分析結果變化較小，而且絕對值均小于規程規定的注意值，可認為3號主變缺陷基本得以解除。

7 綜合分析（從大修前試驗分析認為）

（1）根據低壓單相空載試驗及局部放電試驗確認C相存在故障的可能性較大得以證實。

（2）在大修檢查時其檢查結果證實了空載試驗及局部放電和色譜分析及對故障部位的估計是正確的，故障為箱蓋與箱體間沒有可靠連接造成連接處局部過熱，燒蝕位置集中在B、C相對應處。根據以上分析，色譜分析對發現缺陷極為靈敏，能發現其他試驗不能發現的缺陷，今后繼續加強色譜監督。

8 結語

變壓器是發電廠的重要設備，起輸送、變壓的作用。是發電廠的重點監督設備。設備缺陷對機組的安全運行埋下了不可預測的隱患，通過試驗可以及時有效的發現缺陷，認真分析缺陷部位的性質，及時排除缺陷，避免事故的發生，避免造成經濟損失。色譜分析對發現設備缺陷極為靈敏，能發現其他試驗不易發現的缺陷，今后應該繼續加強色譜監督，使設備處于良好運行狀態，為穩定網上運行提供強有力的安全保障。