110kV變電站主變故障的診斷與處理分析

陳伯儒

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)臺(tái)山供電局，廣東 臺(tái)山 529200）

經(jīng)過(guò)多年的探索與發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)供電服務(wù)水平已經(jīng)獲得了顯著提升，供電安全度也獲得極大提高，然而，同世界水平相比依然存在差距，這就意味著我國(guó)電力系統(tǒng)依然面臨艱巨的電力系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)，要掌握變電站故障的檢測(cè)方法，掌握先進(jìn)的故障處理技術(shù)，從而支持變電站主變故障的診斷與處理，打造高水平的變電站。

1 110kV變電站主變故障的類型與原因

變壓器故障通常有一二類之分，其中一類故障通常出現(xiàn)在變壓器工作過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)停電檢修進(jìn)而消滅故障，二類故障則出現(xiàn)在計(jì)劃?rùn)z修過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的故障。正是因?yàn)橐活惞收习l(fā)生在變壓器工作過(guò)程中，因此，應(yīng)該重點(diǎn)圍繞變壓器，從其設(shè)計(jì)、裝配以及運(yùn)行等各個(gè)角度入手來(lái)分析故障產(chǎn)生的原因，對(duì)應(yīng)提出解決性對(duì)策，對(duì)于二類故障則應(yīng)該重點(diǎn)做好預(yù)防、維護(hù)監(jiān)督等工作，有效防范故障的擴(kuò)大化。

通常變壓器的故障類型十分豐富，例如：過(guò)熱引起的故障、聲音、短路等故障，而且不同的變壓器部位可能潛藏著不同的故障問(wèn)題，例如：油箱故障、繞組故障等等，這 些變電站故障都會(huì)影響其安全運(yùn)行，從而造成供電線路電力供應(yīng)中斷，用戶斷電等問(wèn)題。

導(dǎo)致變電站主變故障的原因是多方面的，因?yàn)樽儔浩鞅旧斫Y(jié)構(gòu)就較為復(fù)雜，這就使得其故障產(chǎn)生的原因也較難判斷，只有掌握了科學(xué)的流程、先進(jìn)高端的技術(shù)才能科學(xué)斷定故障種類與產(chǎn)生故障的原因，進(jìn)而正確排除故障。

例如：過(guò)熱故障，引發(fā)故障的大體原因就是發(fā)熱、散熱不佳。然而導(dǎo)致發(fā)熱異常的原因卻較為復(fù)雜，可能是電流過(guò)大也可能是電阻的原因，其中電流異常則通常源自環(huán)流、渦流問(wèn)題，散熱不良則通常由于油道不暢通、或者冷卻設(shè)備的風(fēng)道被堵住等問(wèn)題所導(dǎo)致的。通常過(guò)熱問(wèn)題一般出現(xiàn)在鐵芯、油箱、繞組等環(huán)節(jié)，同時(shí)系統(tǒng)或設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行也可能引發(fā)過(guò)熱問(wèn)題，而且過(guò)熱故障的出現(xiàn)也經(jīng)常伴隨著短路或絕緣故障，所以這兩類故障也很難做出正確區(qū)分。這兩類故障之間是密切相關(guān)的，如果溫度過(guò)高、系統(tǒng)裝置過(guò)熱可能就會(huì)影響系統(tǒng)的絕緣水平，從而出現(xiàn)絕緣擊穿、放電等問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)短路問(wèn)題，短路問(wèn)題反過(guò)來(lái)又會(huì)導(dǎo)致變壓器過(guò)熱問(wèn)題，從以上分析可以看出主變故障的判斷、分析存在多方面的困難和挑戰(zhàn)。

2 主變故障診斷與處理

所謂變電站主變故障診斷，主要是參照變壓器運(yùn)行情況、非正常現(xiàn)象等進(jìn)行分析、理解與診斷?，F(xiàn)階段，科學(xué)的診斷策略包括：第一，預(yù)防性電氣試驗(yàn)，圍繞變壓器隱患問(wèn)題展開(kāi)預(yù)防性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)試、檢查與監(jiān)測(cè)等流程，具體測(cè)試的項(xiàng)目包括：油中溶解氣體的色譜分析、繞組直流電阻大小、絕緣油試驗(yàn)等多個(gè)項(xiàng)目。第二，特征氣體法。通過(guò)檢測(cè)變電站油內(nèi)部各類氣體，例如：氫氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等的成分、含量等等來(lái)分析故障特征。第三，特征氣體比值法。通過(guò)分析一些關(guān)鍵氣體成分間的比值，從而斷定故障，現(xiàn)階段已經(jīng)采用IEC三比值法，無(wú)編碼比值等等。第四，人工智能法。依托于信息技術(shù)、智能化技術(shù)等來(lái)判斷分析變壓器故障。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前的變壓器故障診斷越來(lái)越傾向于依賴人類的思維，從而達(dá)到對(duì)變壓器故障的人工化、智能化診斷，當(dāng)前已經(jīng)形成了以下方法：遺傳算法、免疫算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等等。

故障診斷包括定期診斷、接連監(jiān)控兩大方面，前者主要為功能性診斷，變壓器經(jīng)過(guò)檢修再實(shí)施診斷，其中最典型的技術(shù)為：預(yù)防性電氣檢測(cè)；后者則體現(xiàn)為在線監(jiān)測(cè)。

3 基于實(shí)例的主編故障的診斷與處理

3.1 主變故障實(shí)例

本區(qū)域某月連降大雨、且風(fēng)力強(qiáng)勁，當(dāng)日110kV線路零序I段保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合成功，之后又同第一次一樣，接連跳閘，重合五次。直到兩小時(shí)后，又出現(xiàn)兩次跳閘，無(wú)法成功進(jìn)行重合閘操作。第二天，#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。

表1

3.2 試驗(yàn)檢查

（1）高壓試驗(yàn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得出：無(wú)論是繞組還是套管，他們的絕緣指數(shù)、介質(zhì)耗費(fèi)等都處于正常標(biāo)準(zhǔn)，所得出的數(shù)據(jù)屬于正常值，然而，當(dāng)測(cè)試變壓器繞組直流電阻情況時(shí)，所測(cè)的A相繞組呈現(xiàn)出“斷線”現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)B/C相繞組卻未有異常，依然處于常規(guī)狀態(tài)，同時(shí)，直流電阻的級(jí)差阻值同樣處于平穩(wěn)狀態(tài)。

總的來(lái)看，只有110kV側(cè)A相繞組出現(xiàn)了異常變化，其頻響特性曲線的波谷明顯下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離B/C相曲線，B相和C相曲線則如出一轍，如下表。其他相繞組曲線也依然如舊，處于常規(guī)狀態(tài)。經(jīng)過(guò)測(cè)試分析得出：110kV側(cè)A相繞組出現(xiàn)了以下問(wèn)題：匝間短路故障，也可能是餅間短路故障。

絕緣油試驗(yàn)。伴隨著高壓實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，也開(kāi)始了絕緣油試驗(yàn)，分析了變壓器油色譜，所得出的數(shù)據(jù)中顯示出：由內(nèi)所含有的兩類氣體極大地超越了標(biāo)準(zhǔn)范圍，其中C2H2乙炔的指標(biāo)應(yīng)該為0ppm，然而，檢測(cè)值卻上升至94.9ppm，特征氣體中烴氣含量也嚴(yán)重超越150ppm這一極限值。其他的氣體，例如：氫氣、二氧化碳等則都處于正常指標(biāo)范圍，但也稍有增加。

（3）變壓器吊罩的檢查。經(jīng)檢查得出：110kV側(cè)A相繞組依然存在異常，特別是其壓板的地方出現(xiàn)了一大塊碳黑，而且壓板表層也出現(xiàn)了水痕跡，仔細(xì)查看還能發(fā)現(xiàn)一些臟痕跡、水痕跡等等。將A相繞組端口絕緣紙撕去后，就會(huì)看到其引出線、相鄰匝間繞組等都出現(xiàn)了放電跡象，而且其中的銅導(dǎo)線外露，明顯被熔斷。

檢查三相套管頂端的吊罩的密閉度，從其內(nèi)部零部件的大小、型號(hào)入手，進(jìn)行檢測(cè)，得出了一組數(shù)據(jù)，最終得出同B/C相平臺(tái)到橡膠頂高度不同，A相的高度很顯然超出了規(guī)定范圍。

3.3 故障分析

經(jīng)細(xì)致分析得出：變壓器的絕緣數(shù)據(jù)處于正常范圍，變壓器的絕緣水平一直處于合格水平。從直流電阻測(cè)試能夠看出：A相繞組測(cè)試結(jié)果為斷線，其他相則都無(wú)事，再參照變形圖譜以及絕緣油色譜等等進(jìn)行綜合分析得出：出現(xiàn)了線匝、線餅對(duì)地電弧擊穿故障問(wèn)題。再結(jié)合后面的設(shè)備分解測(cè)量、檢查得出：引發(fā)主變故障的根本原因?yàn)椋鹤儔浩魈坠軐④娒背霈F(xiàn)了松動(dòng)，無(wú)法密封，使得水體趁機(jī)而入，水體滲向套管，并集聚于變壓器繞組和引出線相接的地方，使得此處喪失了絕緣功能，而且因?yàn)橹白龀龆啻魏祥l動(dòng)作，期間出現(xiàn)了高頻過(guò)電壓，從而使得A相繞組出現(xiàn)了故障問(wèn)題。而且檢查中發(fā)現(xiàn)A相繞組，自平臺(tái)到橡膠頂?shù)母叨纫脖菳/C相都低出0.3mm，這就意味著其膠圈不具備充足的伸縮度，遇到陰雨天氣，套管里外壓力不等，從而使得水體趁機(jī)而入，滲入套管，從而影響其絕緣度，引發(fā)故障。

4 故障處理措施分析

4.1 切斷電源，集中檢查主變高壓套管的密封水平，將玻璃膠封住吊帽的外緣，以及螺絲所在處，以此來(lái)控制進(jìn)水。

4.2 日后集中查看變壓器油的色譜，明確數(shù)據(jù)的走勢(shì)和特征，對(duì)應(yīng)形成科學(xué)的檢修方法。

4.3 做好變壓器繞組變形檢測(cè)，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄存檔，為后期的檢測(cè)提供依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的探索與發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)供電服務(wù)水平已經(jīng)獲得了顯著提升，供電安全度也獲得極大提高，然而，同世界水平相比依然存在差距，這就意味著我國(guó)電力系統(tǒng)依然面臨艱巨的電力系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)，要掌握變電站故障的檢測(cè)方法，掌握先進(jìn)的故障處理技術(shù)，從而支持變電站主變故障的診斷與處理，打造高水平的變電站。

[1]許永建.變壓器故障診斷技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2010.

[2]馬西林，王光輝，李靖.110kV 變電站主變故障分析[J].河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010（02）：32-35.

[3]邢如遠(yuǎn)，徐彥利.碎石樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)P～S 曲線“階梯”現(xiàn)象的探討[J].巖土工程界，2007，10（09）：54-56.