張河灣電站SFC輸入變直阻超差缺陷分析及處理

金清山，羅全兵，黃 鵬，任 剛

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

1 引言

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣測魚鎮(zhèn)附近的甘陶河干流上，距井陘縣城公路里程45 km，距石家莊市公路里程77 km。該電站總裝機(jī)容量為1 000 MW，安裝4臺(tái)單機(jī)容量250 MW的單級混流可逆式水泵水輪機(jī)組。

張河灣電站配置1套靜止變頻啟動(dòng)裝置（SFC）系統(tǒng)，位于地下廠房附屬用房，由輸入/輸出開關(guān)、輸入/輸出變壓器、變頻單元、控制單元、保護(hù)單元及輔助單元等幾部分組成。其中，SFC輸入變壓器器由法國Celduc Transfo公司生產(chǎn)，于2007年12月投入運(yùn)行，已投運(yùn)12年。

2 故障現(xiàn)象

2018年9月19日13:30:00進(jìn)行SFC系統(tǒng)輸入變預(yù)防性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)輸入變壓器低壓側(cè)星形繞組直流電阻相差超標(biāo)，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)Q/GDW 11150 -2019《水電站電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（發(fā)布版）》7.1.6繞組直流電阻要求：“相間互差不大于2 %（警示值）”，張河灣電站SFC輸入變直阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)超過規(guī)程要求。

3 原因分析

（1）為了分析缺陷原因，張河灣電站運(yùn)維人員對歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，見表1～4。

表2 2014年SFC輸入變直阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 2015年SFC輸入變直阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 2018年SFC輸入變直阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)過歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)，SFC輸入變低壓側(cè)星形繞組相間差存在逐步增大的趨勢，說明該缺陷是逐漸發(fā)展的缺陷。對比三相直阻，A相直阻偏大，故障范圍應(yīng)該在A相繞組及引線部分。

（2）為了進(jìn)一步分析直阻增大對變壓器運(yùn)行的影響，對歷次油化驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行了對比分析，見表5～8。

表5 2015年SFC輸入變油樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 2016年SFC輸入變油樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)

表7 2017年SFC輸入變油樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)

表8 2018年SFC輸入變油樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)對比歷年油化驗(yàn)分析報(bào)告，自2015～2018年，SFC 輸入變烴類（甲烷 (CH4)、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）等）氣體含量逐步增加，總烴含量增加，說明變壓器內(nèi)部存在局部過熱現(xiàn)象，屬于低溫過熱情況。

綜上分析，SFC輸入變壓器內(nèi)部存在發(fā)展性缺陷，存在局部接觸電阻過大的情況，可能存在以下幾種原因：

1）變壓器繞組內(nèi)部存在缺陷；

2）繞組引線連接部位接觸不良。

目前，甘南高寒草甸天然草地整體處于超載狀況，從2000年至2014年實(shí)際載畜量呈不斷上升趨勢，甘南州平均超載率達(dá)到74.3%，其中，夏河縣為41.3%[47]，說明理論載畜量遠(yuǎn)小于實(shí)際載畜量，僅依靠本研究所得的理論載畜量不能反映草地的真實(shí)利用狀況，也不足以制定合理的載畜量和管理措施。因此，在牧草生長的不同季節(jié)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際載畜量，準(zhǔn)確評價(jià)草地生產(chǎn)狀況，采用以牧草產(chǎn)量為基礎(chǔ)的DM載畜量和以營養(yǎng)成份為基礎(chǔ)的DCP載畜量相結(jié)合的方式安排放牧，并合理制定草地利用和保護(hù)管理措施，實(shí)現(xiàn)草蓄平衡和草地可持續(xù)發(fā)展。

4 處理過程

2018年10月27日，張河灣電站對SFC輸入變進(jìn)行解體檢查，查找缺陷原因。

4.1 SFC輸入變繞組吊出后，對變壓器直阻進(jìn)行修前試驗(yàn)

（1）第一次試驗(yàn)：純繞組直阻測量（不帶引線）

圖1 第一次試驗(yàn)位置

表9 第一次試驗(yàn)結(jié)果

純繞組測試直阻時(shí)，三相偏差為0.137 %，小于標(biāo)準(zhǔn)要求的2 %，依據(jù)此數(shù)據(jù)可以判斷：SFC輸入變低壓側(cè)星型繞組符合標(biāo)準(zhǔn)要求，繞組本體正常。

（2）第二次試驗(yàn)：帶引線、繞組進(jìn)行直阻測量

圖2 第二次試驗(yàn)位置

表10 第二次試驗(yàn)結(jié)果

帶繞組及引線測試直阻時(shí)，三相偏差為6.585 9%，與初始相比，偏差大于標(biāo)準(zhǔn)要求的2%，依據(jù)此數(shù)據(jù)可以判斷：SFC輸入變低壓側(cè)星型繞組及引線直阻測試結(jié)果超標(biāo)，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 分析及處理

（1）對比兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，帶引線試驗(yàn)時(shí)，A相直阻測量數(shù)據(jù)明顯增大，故可以判斷故障范圍在A相套管與繞組之間的引線部分。

圖3 故障范圍查找

（2）對A相套管與繞組間的引線部分進(jìn)行檢查

首先對引線部分進(jìn)行外觀檢查，銅排及連接部分無明顯缺陷。

對引線連接部分的把合螺栓進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)A相引線軟連接內(nèi)側(cè)4條把合螺栓均松動(dòng)。

將該連接部分的把合螺栓進(jìn)行緊固，并對全部螺栓進(jìn)行緊固檢查。

圖4 缺陷位置

4.3 處理完畢后再次進(jìn)行直阻試驗(yàn)

（1）第三次試驗(yàn)：帶引線、繞組進(jìn)行直阻測量，驗(yàn)證處理效果

表11 第三次試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過處理，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與出廠數(shù)據(jù)偏差為1.336%，小于標(biāo)準(zhǔn)要求的2%，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。處理后，SFC輸入變低壓側(cè)星型繞組A相直阻數(shù)值明顯減小，說明螺栓松動(dòng)是導(dǎo)致A相繞組直阻增大的主要原因。但對比三相直阻數(shù)據(jù)，A相直阻仍然大于其他兩相直阻，針對此情況，專家認(rèn)為：由于A相引線長度較其他兩相引線長度長，所以直阻必然會(huì)大于其他兩相，屬于變壓器結(jié)構(gòu)性超差。

（2）第四次試驗(yàn)：平衡三相引線長度后再次進(jìn)行直阻測試，驗(yàn)證引線長度不同對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響平衡三相引線長度后，直阻相差明顯減小，即證明引線長度不同是導(dǎo)致三相直阻互差偏大的主要原因。

圖5 第四次試驗(yàn)位置

表12 第四次試驗(yàn)結(jié)果

4.4 SFC輸入變充油后進(jìn)行交接試驗(yàn)

表13 SFC輸入變充油后進(jìn)行交接試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)與出廠數(shù)據(jù)偏差0.75%，符合國標(biāo)GB 50150-2016《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》8.0.4.3：“變壓器的直流電阻，與同溫下產(chǎn)品出廠實(shí)測數(shù)值比較，相應(yīng)變化不大于2%”。

4.5 將SFC輸入變移回輸入變室，進(jìn)行投運(yùn)前試驗(yàn)

表14 SCF投運(yùn)前試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)試驗(yàn)，SFC輸入變低壓側(cè)星型繞組直阻互差滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，缺陷已消除，可以投入運(yùn)行。

5 結(jié)論

（1）現(xiàn)場運(yùn)維人員對進(jìn)口變壓器結(jié)構(gòu)的認(rèn)知程度不足，需進(jìn)一步加強(qiáng)培訓(xùn)，提高運(yùn)維人員進(jìn)口變壓器運(yùn)行狀況分析水平。

（2）積極與廠家聯(lián)系，收集設(shè)備的原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)，便于后續(xù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

（3）張河灣電站將根據(jù)實(shí)際情況，縮短變壓器直流電阻試驗(yàn)周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷隱患，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。