110 kV變壓器直流電阻超標(biāo)缺陷診斷分析

王海濱，于豐友，楊 城

(滄州供電公司，河北 滄州 061000)

1 缺陷及設(shè)備概述

2011年3月24日，試驗人員在對某110 kV變電站1號主變壓器進(jìn)行高壓側(cè)繞組(110 kV側(cè))直流電阻測試時發(fā)現(xiàn)U、V兩相繞組直流電阻超標(biāo)，繞組相互間及同相差別較上次試驗均有明顯的增長，其中三相直流電阻的最大差達(dá)到8.176%。現(xiàn)場打開1號主變壓器U、V相套管密封導(dǎo)電帽，發(fā)現(xiàn)110 kV套管V相引線接頭導(dǎo)電桿與導(dǎo)電帽連接處嚴(yán)重?zé)g，110 kV套管U相引線接頭導(dǎo)電桿與導(dǎo)電帽連接處輕微燒蝕，設(shè)備存在重大隱患，需現(xiàn)場及時進(jìn)行處理，消除隱患。

該主變壓器型號為SSZ7-40 000/110，各側(cè)額定電壓110/350/10 kV，出廠日期2006年10月，投運(yùn)日期2007年8月。當(dāng)時現(xiàn)場氣象條件：晴，環(huán)境溫度9 ℃，濕度20%。上層油溫16 ℃。

2 試驗分析與檢查

試驗人員對1號主變壓器進(jìn)行例行試驗，在進(jìn)行高壓側(cè)繞組的直流電阻測試過程中，發(fā)現(xiàn)U、V相繞組所有分接頭的直流電阻數(shù)據(jù)較初始值及上次試驗數(shù)據(jù)有顯著增長，直流電阻相間互差超標(biāo)，其中以V相較嚴(yán)重。

依據(jù)《河北省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程(試行)》中規(guī)定：1.6 MVA以上變壓器，各相繞組相互間的差別不大于2%(警示值)；與同相初值比較,其變化不大于±2%(警示值)。

計算得知，在1分接時，三相繞組相互間的差別達(dá)到8.176，V相繞組與同相初值(2008年5月8日首次試驗)比較，變化為8.502%，U相繞組與同相初值(2008年5月8日首次試驗)比較，變化為3.438%，均遠(yuǎn)超過2%的警示值，連續(xù)測試多個分接位置，發(fā)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)規(guī)律性明顯，均為U、V相較大，W相數(shù)據(jù)正常，認(rèn)為U、V相回路可能存在缺陷。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)基本可以排除繞組斷股；根據(jù)歷史試驗數(shù)據(jù)可以排除引線電阻的差異和導(dǎo)線質(zhì)量的原因造成直流電阻不平衡率超標(biāo)的可能性；詳細(xì)檢查試驗儀器、試驗接線，檢查試驗引線的夾子，彈性及接觸面均良好，試驗引線無斷線，重新測量，測出的數(shù)據(jù)相同，可以排除因儀器的損壞、測量接線錯誤而引起的數(shù)值異常的可能性?，F(xiàn)場采用三通道直流電阻測試儀測試，排除了因溫差大存在測試誤差的可能。對1號主變壓器進(jìn)行油色譜分析，氣體總烴也在規(guī)定的注意值范圍內(nèi)且無乙炔產(chǎn)生，其它試驗項目也合格，可以判斷變壓器本體油箱內(nèi)繞組回路部分不存在接觸不良、短路等故障。因此判定引起1號主變壓器直流電阻超標(biāo)的原因。為套管引出線回路故障；有載分接開關(guān)切換回路故障。

經(jīng)過多次調(diào)節(jié)高壓有載分接開關(guān)，使觸頭反復(fù)接觸，消除觸頭表面的氧化膜和油垢，重新測試后結(jié)果不變，因此也排除了分接開關(guān)接觸不良引起異常的可能性。

查詢該主變壓器最近一次紅外測試情況，測試數(shù)據(jù)如表1所示，測試時間為2011年1月19日。

表1 1號主變壓器套管遠(yuǎn)紅外測試數(shù)據(jù)

通過遠(yuǎn)紅外測試數(shù)據(jù)、圖譜分析，可以基本斷定引起直流電阻超標(biāo)的原因是套管引出線回路接觸不良，主要包括套管引線頭導(dǎo)電桿和導(dǎo)電帽以及導(dǎo)電帽和外接導(dǎo)線2個接觸部位。

運(yùn)行情況下，套管導(dǎo)電帽與導(dǎo)線相連接，由于氧化和污染的作用，導(dǎo)電帽處通常都有一層氧化污染膜，也會引起電阻增大，故重新打磨測量引線接觸點，再把線夾夾上，保證測試線線夾與導(dǎo)電帽接觸良好，重新試驗后，測量結(jié)果無變化，說明缺陷部位在套管引線接頭導(dǎo)電桿和導(dǎo)電帽之間。

通過以上分析，確定了測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為進(jìn)一步查找原因，確定缺陷位置，決定取下直流電阻偏大相U、V相套管導(dǎo)電帽。在拆下U相和V相套管導(dǎo)電帽時，發(fā)現(xiàn)引線頭導(dǎo)電桿和導(dǎo)電帽連接明顯松動，用手即可旋動。

檢查引線頭導(dǎo)電桿和導(dǎo)電帽導(dǎo)電部位，發(fā)現(xiàn)V相套管引線頭導(dǎo)電桿與導(dǎo)電帽連接處有嚴(yán)重的燒蝕痕跡，110 kV U相套管引線頭導(dǎo)電桿與導(dǎo)電帽連接處輕微燒蝕，將測試線直接接到引線頭導(dǎo)電桿上，直接測量導(dǎo)電桿。相間及同相比較數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)正常，從而也證實了最初的判斷，排除了導(dǎo)電桿與套管引線的焊接及變壓器繞組引線故障的可能性，變壓器直阻超標(biāo)的原因是套管導(dǎo)電帽與套管引出線導(dǎo)電桿連接松動。變壓器檢修人員對套管導(dǎo)電桿和導(dǎo)電帽進(jìn)行了處理、更換。處理后，測試變壓器高壓側(cè)所有檔位直流電阻全部合格，至此，缺陷得到有效處理。

3 缺陷原因分析

對套管引線頭導(dǎo)電桿以及拆下的導(dǎo)電帽進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電帽螺紋與引線頭導(dǎo)電桿螺紋相互接觸的螺牙處已經(jīng)有放電和過熱燒損的痕跡，如圖1、圖2所示，V相燒蝕較為嚴(yán)重，U相燒蝕相對較輕。測量了引線頭頂部高出接線座的距離為74 mm、導(dǎo)電帽凹槽的最大深度為77 mm、橡皮腳墊高出接線座的高度為2 mm，由此算出引線頭頂部與導(dǎo)電帽的距離為5 mm，即導(dǎo)電帽螺紋不能旋入整個螺紋長度，使其與引線頭導(dǎo)電桿的接觸面積減少，導(dǎo)電帽絲牙與套管引線頭導(dǎo)電桿接觸不緊密，配合明顯松動，使得接觸電阻增大，接頭發(fā)熱，接觸面局部氧化，長期運(yùn)行發(fā)熱、氧化以致惡性循環(huán)所致，說明該套管設(shè)計上存在缺陷。

圖1 110 kV V相套管引線頭照片

圖2 110 kV V相套管導(dǎo)電帽照片

套管頭部由導(dǎo)電帽、引線接頭導(dǎo)電桿、圓柱銷、橡皮膠墊、接線座等組成。該型號的套管頭部安裝時，先把引線接頭用圓柱銷固定在接線座上，再安裝導(dǎo)電帽。引線頭與導(dǎo)電帽通過引線頭的外螺紋與導(dǎo)電帽的內(nèi)螺紋連接在一起，內(nèi)外螺紋連接后應(yīng)當(dāng)有鎖緊措施，將引線頭與套管導(dǎo)電帽壓緊，以保證螺紋連接緊固，引線頭導(dǎo)電桿與套管導(dǎo)電帽可靠接觸。該型號套管在引線頭與導(dǎo)電帽連接后，沒有采取任何鎖緊措施，直接將導(dǎo)電帽安裝在接線座上，導(dǎo)致引線頭導(dǎo)電桿和套管導(dǎo)電帽之間缺少壓緊的力量，只靠螺牙之間自然的力量，這種導(dǎo)電部位的連接是不緊固的連接，無法保證可靠接觸。當(dāng)電流通過該接觸面，尤其是在主變壓器負(fù)載較大的情況下，有可能因接觸不良造成過熱，進(jìn)一步促使接觸電阻增大，加劇過熱現(xiàn)象，發(fā)熱嚴(yán)重造成接觸面過熱燒蝕或者產(chǎn)生放電現(xiàn)象燒蝕接觸面。若不能及時發(fā)現(xiàn)缺陷，會導(dǎo)致套管引線頭導(dǎo)電桿和導(dǎo)電帽燒毀，嚴(yán)重威脅主變壓器安全運(yùn)行。

鑒于導(dǎo)電帽螺紋已燒損，對V相導(dǎo)電帽進(jìn)行了更換，將套管引線頭導(dǎo)電桿過熱損傷處打磨處理，處理了螺紋的氧化層，在接觸面上涂上導(dǎo)電膏，檢修人員在引線頭頂部與導(dǎo)電帽之間加裝了厚度約6 mm的膠皮墊，導(dǎo)電帽與引線頭連接后就能夠壓縮膠皮墊，同時膠皮墊給導(dǎo)電帽和引線頭一個相反的力，這個力使導(dǎo)電帽、引線頭連接緊固，導(dǎo)電面接觸良好。恢復(fù)安裝，再次測量時數(shù)據(jù)已恢復(fù)正常，用同樣的方法處理U相套管后，測試直流電阻，試驗數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，三相平衡，所有檔位的直流電阻全部符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對W相套管也進(jìn)行了相應(yīng)處理，雖然試驗數(shù)據(jù)及紅外測試未發(fā)現(xiàn)異常，但檢查發(fā)現(xiàn)，與V相套管同樣部位也存在微小的過熱燒蝕痕跡，隨即進(jìn)行了處理。處理后套管過熱情況會得到改善，但該缺陷無法徹底處理，在主變壓器負(fù)載較大時仍有出現(xiàn)過熱的可能，將該型套管進(jìn)行更換或由廠家針對該設(shè)計缺陷進(jìn)行改造才能徹底解決該問題。

4 建議

a. 在制造工藝方面，制造廠家應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，提高制造質(zhì)量，利用停電機(jī)會對該型套管進(jìn)行更換或由廠家針對該設(shè)計缺陷進(jìn)行改造，徹底解決問題。

b. 工作人員應(yīng)提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、檢修管理水平，加強(qiáng)輸變電設(shè)備驗收及運(yùn)行監(jiān)督，結(jié)合狀態(tài)檢修工作開展設(shè)備評估，檢查各連接部位是否連接良好，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的不足，及時消除隱患。

c. 在沒有對該類型套管缺陷進(jìn)行處理前加強(qiáng)遠(yuǎn)紅外測試，發(fā)現(xiàn)同類型套管有嚴(yán)重過熱情況，及時停電處理，以利缺陷的及早消除。每次的試驗數(shù)據(jù)一定要同初始值及歷年數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真比較，要對每一次測出的微小數(shù)據(jù)變化和疑點進(jìn)行深入分析，查明原因，把隱患消除在萌芽狀態(tài)。

d.主變壓器訂貨時需注意套管頭部是否存在設(shè)計缺陷，防止出現(xiàn)類似的問題。

5 結(jié)束語

通過對主變壓器套管缺陷位置的現(xiàn)場試驗、分析定位，發(fā)現(xiàn)直流電阻超標(biāo)的直接原因是套管引線導(dǎo)電桿與導(dǎo)電帽間螺紋相互之間配合不緊密，明顯松動，長期運(yùn)行發(fā)熱、氧化，如此惡性循環(huán)，發(fā)熱嚴(yán)重造成燒蝕；該型號套管的頭部安裝設(shè)計也存在問題，必須從多方面采取有效、可靠措施加以防范、改進(jìn)，才能防止缺陷再次發(fā)生，確保變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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