變壓器拉帶屏蔽罩引發的故障分析處理

趙陽德，孫 健，部俊鋒

（1.國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003；2.山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250003）

0 引言

隨著電力技術的發展和供電可靠性的提高，越來越多的用戶在訂購大型變壓器產品時，對變壓器局部放電量提出了嚴格的要求。為滿足用戶需求，在變壓器生產過程中采取很多措施控制局部放電量，但同時也增加了故障點，一旦制造工藝控制不良，就會引發運行變壓器故障，導致機組停運。

以500 kV 變壓器上鐵軛拉帶端部螺桿屏蔽罩與分接開關導線夾固定板虛接引發的變壓器故障為例，分析得出故障原因為廠家在低壓引線對應拉帶端部增加了屏蔽罩。

1 故障概況

某電廠1 號機組主變壓器容量為3×442 MVA，其型號為DFP-442000／500TH，額定電壓（±2×2.5%）kV／24 kV，變壓器經5 次合閘沖擊試驗后投入系統運行［1］。運行35 天后1 號主變壓器高壓側開關跳閘。故障后檢查發變組故障錄波器發現1 號主變壓器跳閘時刻為21∶49∶50，詳情見表1。首出跳閘量為C 相主變壓器壓力突變保護動作，動作后啟動出口跳閘86 繼電器，同時啟動廠用電切換，六段母線廠用電快切成功，同時啟動主變壓器高壓側開關跳閘。網控500 kV 線路錄波器沒有啟動，發變組故障錄波器電氣量無大的突變，電氣量無異常。

變壓器故障后，高壓繞組直流電阻、絕緣電阻、介質損耗及電容量測量、直流泄漏試驗無異常［2-3］。用2 500 kV 搖表測量鐵芯對地絕緣電阻為9.94 GΩ，夾件對地絕緣電阻為6.04 GΩ，鐵芯對夾件絕緣電阻為13.1 GΩ。

2 診斷分析

2.1 保護動作情況分析

發變組故障錄波器電氣量無異常，壓力突變保護出現兩次動作但動作持續時間較短，重瓦斯動作持續時間也較短，說明故障性質為低能量放電，故障點在導磁回路的可能性大，具體見表1。

表1 保護動作情況

2.2 變壓器油色譜分析

變壓器帶電后第1、2、3、7 天的色譜數據正常，故障后的油色譜分析數據中含氣量不大，根據三比值法分析［4］，故障類型為低能量放電，主要是引線對電位未固定的部件之間連續火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電，具體見表2—表4。

表2 油中溶解氣體體積分數 單位：μL／L

表3 瓦斯繼電器集氣盒氣體體積分數

表4 氣體含量三比值分析及選取編碼

2.3 絕緣試驗分析

投運前繞組變形試驗和局部放電試驗［5-6］未見異常，故障后變壓器直流電阻測量合格，說明分接開關和投運前主絕緣是正常的。從5 次合閘沖擊試驗錄制電壓波形看，未出現異常的暫態過電壓，對主絕緣未構成威脅。

3 變壓器檢查情況

對高壓側進行內部檢查時，發現兩個主柱之間的箱底有一根連接拉帶與夾件的等電位線，經查找，此線是上夾件位于右側主柱左邊的拉帶等電位線，此等電位線燒斷后掉落在此處，用于壓緊的接線鼻子固定在夾件和拉帶上，但其表面有燒熔的痕跡，如圖1 所示。

圖1 等電位線故障部位

低壓側上部進行檢查發現，與開關導線夾固定板右側的拉帶屏蔽罩（該屏蔽罩與等位線分別位于同一根拉帶的低、高壓側）有放電痕跡，其他位置未見異常，如圖2 所示。

圖2 屏蔽罩安裝位置及故障引發點

4 原因分析及處理措施

4.1 原因分析

投運前繞組變形試驗和局部放電試驗未見異常，故障后變壓器直流電阻測量合格，5 次合閘沖擊試驗電壓波形正常，說明主絕緣和分接開關正常。由于壓力突變和重瓦斯動作持續時間較短，結合油色譜三比值法可判斷該故障屬于低能量放電。檢查發現低壓側上夾件開關導線夾固定板右側與拉帶屏蔽罩有放電痕跡，與初步判斷故障性質相吻合。

該變壓器低壓側電壓為24 kV，低壓引線距拉帶螺桿端部216 mm，遠大于設計規定要求的60 mm。鑒于產品的重要性，生產廠家在低壓引線對應拉帶端部增加了屏蔽罩。由于設計瑕疵，此拉帶屏蔽罩與開關導線夾固定板相干涉2.5 mm，廠內裝配時將屏蔽罩干涉位置砸偏處理后安裝到位。在變壓器運行期間，由于振動原因造成此屏蔽罩與開關導線夾固定板虛接，通過屏蔽罩、拉帶、拉帶接地引線、高壓夾件腹板、撐板、低壓夾件腹板形成回路，如圖3 所示。此回路和鐵芯端部磁通相匝鏈，在回路中形成較大電流，將連接拉帶與夾件的等電位接地引線燒斷。

圖3 故障狀態

4.2 處理措施

該變壓器低壓側電壓為24 kV，工頻試驗電壓85 kV，雷電全波沖擊200 kV，絕緣水平較低［7］。經過電場分析計算，拉帶處最低電場強度為0.9 kV／mm，絕緣裕度6.15，35 kV 及以下變壓器低壓引線對應的拉帶端部無需屏蔽罩，去掉拉帶端部屏蔽罩后能夠安全可靠運行。

對采用相同圖紙制造的1 號、2 號主變壓器其他單相變壓器進行全面檢查處理，拆除拉帶處屏蔽罩，以消除運行中的隱患。

5 結語

故障的直接原因為變壓器運行期間，由于振動原因導致上鐵軛拉帶端部屏蔽罩與開關導線夾固定板虛接，通過屏蔽罩、拉帶、拉帶接地引線、高壓夾件腹板、撐板、低壓夾件腹板形成回路，產生較大環流造成的。故障的根本原因為：變壓器結構設計瑕疵及制造廠家人員組裝過程控制不到位。加強此類變壓器的工藝控制和監造把關十分重要。

新投運變壓器的故障分析，應結合局放試驗結果、沖擊電壓波形、壓力突變保護動作時間、三比值法對故障性質進行綜合判斷，特別是利用氣體保護動作持續時間結合三比值法對故障性質進行判斷，能夠提高判斷的準確性。