一次主變壓器非典型重瓦斯動(dòng)作的故障分析和啟示

【摘要】本文結(jié)合某電廠發(fā)生的一次變壓器非典型重瓦斯動(dòng)作的故障進(jìn)行了分析，其結(jié)論可供相關(guān)制造、檢修、運(yùn)行單位參考。

【關(guān)鍵詞】變壓器；重瓦斯；套管；故障

1、引言

某火電廠#2機(jī)組容量為600MW，主變?yōu)槿喾窒嗍阶儔浩鳎?012年12月1日正常運(yùn)行中A相主變重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。發(fā)電機(jī)主變壓器型號(hào)為3×DFP-240000/220，2012年2月27完成監(jiān)造并完成各項(xiàng)出廠試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)均合格。6月19日完成安裝和本體設(shè)備試驗(yàn)和調(diào)試，6月23日投運(yùn)。故障前，變壓器運(yùn)行正常，日常巡視及定期油化驗(yàn)均無異常。

2、現(xiàn)象

A相主變重瓦斯動(dòng)作后，現(xiàn)場檢查變壓器外觀無變形和噴油現(xiàn)象，瓦斯繼電器有氣體，取變壓器油樣做色譜分析有不飽和烴類氣體，其中乙炔含量達(dá)到6.25μL/L，而在兩天前做的油色譜定期化驗(yàn)時(shí)，乙炔含量還是0，同時(shí)氫氣含量也比之前增加了10多倍；查故障錄波文件和保護(hù)柜事故報(bào)告，除了主變輕瓦斯同時(shí)動(dòng)作外，電量類保護(hù)均無動(dòng)作掉牌，校驗(yàn)、傳動(dòng)電量類保護(hù)正常，查看故障濾波圖跳閘前無跳躍電氣量變化，高低壓側(cè)三相電流值跳閘前后無明顯變化。初步判斷變壓器內(nèi)部有放電故障。

#2機(jī)組主變故障發(fā)生在質(zhì)保期內(nèi)。故障發(fā)生后，在通知變壓器廠家來人期間，電廠為主變內(nèi)檢進(jìn)行了準(zhǔn)備工作。廠家到現(xiàn)場后，聯(lián)合制定了主變檢查方案。12月4日10點(diǎn)12分打開變壓器人孔，變壓器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)變壓器油箱內(nèi)高壓套管底部有明顯放電故障點(diǎn)，套管吊出后發(fā)現(xiàn)高壓套管底部、套管上部將軍帽內(nèi)有明顯故障點(diǎn)，解體套管后發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)部拉桿及預(yù)緊套筒上部均有燒蝕現(xiàn)象。（如下圖1、2）

其中高壓套管底部接線端子板與固定端子板間有0.5-1m間距，接線端子板松動(dòng)，用手旋轉(zhuǎn)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，兩部位接觸不良，有明顯燒蝕現(xiàn)象，套管內(nèi)部拉桿有燒蝕現(xiàn)象。

12月12日，在更換了A相變壓器套管，變壓器完成注油、熱油循環(huán)、靜放等工作后，做常規(guī)試驗(yàn)和局放試驗(yàn)合格，投運(yùn)正常。

3、分析

主變壓器A相套管吊出后，復(fù)測套管拉桿預(yù)緊度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)拉緊螺桿a、b緊固尺寸低于標(biāo)準(zhǔn)要求10mm。結(jié)合故障發(fā)生時(shí)各種現(xiàn)象、套管結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理，推演故障發(fā)生機(jī)理如下：

1.套管由于拉緊壓力不夠，造成套管上、下觸頭面與套管導(dǎo)電筒接觸面通流量不足，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，接觸面溫度處于微過熱狀態(tài)；

2.套管下觸頭接觸面由于浸在變壓器油中，熱量被變壓器油帶走，且與空氣隔絕，接觸面受溫度影響不大，接觸面惡化程度變化不大；

3.套管上觸頭由于和空氣接觸，且結(jié)構(gòu)原因熱量不易擴(kuò)散，溫度高造成接觸面氧化不斷累積，由于氧化銅電阻大，惡性循環(huán)，接觸面氧化層加厚、阻值更大；

4.正常電流通路由于套管上觸頭接觸面氧化、阻值變大，迫使電流向正常不導(dǎo)流的拉緊桿分流，由于拉緊桿為鐵質(zhì)，分流過大后過熱膨脹，造成拉緊力嚴(yán)重不足甚至松弛，在上觸頭之間形成接觸間隙或電位差，達(dá)到一定程度后，造成上觸頭、拉桿和套筒之間互相放電、拉弧，燒蝕造成間隙進(jìn)一步增大，拉桿拉力松弛，最后由于重力作用，間隙向下傳遞給下觸頭，形成套管下觸頭出現(xiàn)間隙拉弧，變壓器油氣化形成重瓦斯動(dòng)作；

5.整個(gè)過程是局部逐漸惡化、電流通路改變加劇惡化、間隙傳導(dǎo)呈現(xiàn)顯性故障；

6.由于套管上下導(dǎo)體接觸面的好壞決定于拉桿的拉力，拉桿較長影響剛性，所以組裝時(shí)拉緊螺栓的行程是該型套管組裝工藝的關(guān)鍵控制點(diǎn)。

上述的故障機(jī)理推演也可以解釋故障時(shí)電量保護(hù)沒動(dòng)作和日常運(yùn)行監(jiān)視無異常的原因：由于電弧是在導(dǎo)電通道接觸面拉弧而不是對(duì)地或匝間放電，所以故障錄波無明顯電氣量變化，變壓器電氣量保護(hù)沒動(dòng)作；另外由于上觸頭發(fā)熱氧化是一個(gè)積累的過程，在變壓器投運(yùn)初期各項(xiàng)參數(shù)是正常的，下觸頭浸在油中基本無變化，所以油色譜監(jiān)視正常；另外由于套管接觸面被套管油包封閉，日常巡視無法發(fā)現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

4、啟示

這次變壓器故障事件的非典型性在于瓦斯故障不是匝間或?qū)Φ胤烹?，而是?dǎo)流回路中由于氧化作用積累形成的電位差放電，情況很特殊、非常見；而且由于是通流量不足形成的積累效應(yīng)，變壓器出廠試驗(yàn)、現(xiàn)場投運(yùn)試驗(yàn)以及正常預(yù)試很難檢查出來，是隱蔽性很強(qiáng)的組裝質(zhì)量問題，這對(duì)指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、預(yù)試方案規(guī)劃、總裝監(jiān)造等方面均有借鑒和啟迪作用。