水電站變壓器故障診斷與處理

鄧家明

羅定市山垌水庫工程管理處 廣東羅定 527200

摘要：變壓器是水電站內(nèi)最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，主要負(fù)責(zé)原始電能的升降壓處理，使電流或電壓值處在安全用電范圍內(nèi)。因此，在水電站運作過程中，盡早發(fā)現(xiàn)變壓器潛伏故障，對保障設(shè)備安全運行，有著重要意義。本文對變壓器油色譜分析中出現(xiàn)的一些故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并對其補救措施進(jìn)行了闡述，以期為相關(guān)的補救工作提供有益的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：油色譜；水電站；變壓器；補救；措施

引言

變壓器是電力系統(tǒng)的重要元件之一，變壓器一旦產(chǎn)生故障極有可能造成供電中斷。因此，及時發(fā)現(xiàn)變壓器故障對保障工程順利運行具有十分重要的意義。目前為止，油色譜分析是監(jiān)測變壓器運行過程中各種潛伏性故障和故障發(fā)生后變壓器內(nèi)部故障原因的一項重要的技術(shù)手段，能夠大力協(xié)助對故障部位、故障嚴(yán)重與否等做出準(zhǔn)確判斷，從而確定設(shè)備的最佳維修時機與補救措施。

1 變壓器內(nèi)部故障特性

變壓器內(nèi)部故障時會伴隨有放電和發(fā)熱兩種特性，根據(jù)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》（GB/T7252-2001、DL/T722-200）中C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6三比值編碼組合，可分為輕度過熱（溫度<150℃）故障、低溫過熱（溫度在150℃～300℃范圍）故障、中溫過熱（溫度在300℃～700℃范圍）故障、高溫過熱（溫度>700℃）故障四類過熱特性和局部放電、低能火花放電、高能電弧放電三種放電特性。

2 變壓器故障聯(lián)合診斷分析法

DGA油色譜是變壓器內(nèi)部故障時過熱和放電特性最具代表性的研究對象，且分析結(jié)果除了能準(zhǔn)確反映變壓器實時運行狀態(tài)，同時還能對故障類型、故障征兆和發(fā)展趨勢進(jìn)行合理診斷與評估預(yù)測。雖然DGA能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部工況狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，但很難實現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位。為了充分利用DGA數(shù)據(jù)信息，結(jié)合《電力變壓器試驗導(dǎo)則》（JBT501-2006）中預(yù)防性試驗項目，聯(lián)合DGA評估結(jié)果和預(yù)防性測試結(jié)果，對變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行綜合診斷，實現(xiàn)對變壓器內(nèi)部故障的快速分析和準(zhǔn)確定位，有效提高變壓器故障處理效率，縮短故障帶來的停電影響和經(jīng)濟效益。變壓器內(nèi)部故障綜合評估診斷流程如圖1所示。

圖1 DGA和預(yù)防性試驗聯(lián)合的變壓器內(nèi)部故障診斷流程

3 變壓器分接開關(guān)接觸不良故障補救實例

3.1 故障現(xiàn)象

某水電站裝機3臺混流式水輪機組，發(fā)電機功率2000kW，經(jīng)室外單臺35kV電壓等級升壓變壓器直接上當(dāng)?shù)?5kV電網(wǎng)。變壓器型號為：S9-8000/35-6.3kV，兩側(cè)電壓為：35±2×2.5%/6.3kV。2013年06月15日按照電站定期預(yù)防性試驗要求和廠家指導(dǎo)意見，對變壓器進(jìn)行大修后并完成相應(yīng)交接試驗項目，所有檢測結(jié)果均滿足規(guī)范要求并在得到并網(wǎng)許可后于16日成功投運，運行過程中分接開關(guān)處于第四檔（+2.5%檔位，即：35.875kV）。2013年12月19日，變壓器色譜檢測系統(tǒng)發(fā)出油色譜分析異常告警信號。為了避免檢測系統(tǒng)的誤報或突發(fā)性異常情況，決定讓變壓器繼續(xù)帶電運行并進(jìn)行色譜數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)視。跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)表明色譜分析數(shù)據(jù)不僅異常，同時C2H4、C2H6、C2H2、總烴等氣體含量還存在持續(xù)增長態(tài)勢。為了避免內(nèi)部故障進(jìn)一步擴大成事故，提高電站運行的安全可靠性，必須對變壓器進(jìn)行停電故障排查。

3.2 故障分析及定位

（1）油色譜分析內(nèi)部故障初步定性。為了及時排查出變壓器內(nèi)部故障，從某理工監(jiān)測設(shè)備有限公司研發(fā)的《MDD3000T變壓器在線檢測系統(tǒng)計算監(jiān)控系統(tǒng)》中提取出反映變壓器故障前后運行工況狀態(tài)的DGA油色譜分析數(shù)據(jù)，見表1。

從表1可以看出，12月19日故障發(fā)生時，H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、總烴等特征氣體含量均達(dá)到規(guī)范要求的注意值，且存在快速增長態(tài)勢，初步判斷變壓器內(nèi)部存在故障。按照（GB/T 7252-2001）和（DL/T 722-2000）規(guī)范中推薦的三比值法進(jìn)行計算，對故障后的典型日19日和29日的色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其中，19日：C2H2/C2H4=0.013；CH4/H2=2.15；C2H4/C2H6=2.04，計算得編碼組合為“022”；29日：C2H2/C2H4=0.012；CH4/H2=2.20；C2H4/C2H6=2.56，計算得編碼組合為“022”。進(jìn)一步定性變壓器內(nèi)部存在高溫過熱（>700℃）故障。根據(jù)《電力變壓器檢修導(dǎo)則》（DL/T573-2010）相關(guān)指導(dǎo)原則，初步推斷變壓器高溫過熱可能是由于變壓器分接開關(guān)接觸不良、高低壓引線夾件螺絲松動、緊固件接頭焊接不良等引起。

（2）電氣預(yù)防性試驗進(jìn)行故障準(zhǔn)確定位。為進(jìn)一步對變壓器內(nèi)部故障類型、部位進(jìn)行準(zhǔn)確定位，于2月15日安排停電進(jìn)行預(yù)防性試驗。測試結(jié)果表明繞組直流電阻值不滿足規(guī)范要求，進(jìn)一步判斷變壓器內(nèi)部存在的高溫過熱（>700℃）故障可能是內(nèi)部導(dǎo)電回路存在接觸不良引起。變壓器直流電阻測試數(shù)據(jù)見表2。

表1 變壓器故障前后運行工況狀態(tài)油氣相色譜分析數(shù)據(jù)單位：μL/L

表2 直流電阻測試數(shù)據(jù)單位：Ω

從表2可知，變壓器低壓側(cè)不存在接觸故障；變壓器高壓側(cè)分接開關(guān)在3～4檔位運行時，BC相、CA相的直流電阻值相對AB相增加幅度太大，數(shù)據(jù)嚴(yán)重超標(biāo)（不平衡率高達(dá)8.0%）。進(jìn)一步判斷變壓器內(nèi)部故障由于高壓側(cè)分接開關(guān)第3、4檔中的C相存在接觸不良故障。

3.3 故障補救措施

2月18日，在得到電網(wǎng)報停檢修同意后，根據(jù)DGA及預(yù)防性試驗結(jié)果對變壓器進(jìn)行吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)分接開關(guān)在3檔和4檔間C相的接觸部位存在嚴(yán)重灼燒問題，觸點已變黑，動觸點和靜觸點間存在明顯錯位現(xiàn)象。在排除變壓器存在其他故障后，檢修人員對存在問題的分接開關(guān)進(jìn)行全面更換處理后，經(jīng)脫氣等處理重新測試直流電阻值。測試結(jié)果表明：主變的高壓側(cè)和低壓側(cè)的直流電阻值重新回歸到規(guī)范允許或廠家指導(dǎo)值，高壓側(cè)不平衡率為0.35%；低壓側(cè)不平衡率為0.13%，均滿足規(guī)范要求的1%的技術(shù)指標(biāo)。變壓器高壓側(cè)分接開關(guān)油色譜分析異常和直流電阻測試值超標(biāo)故障，經(jīng)DGA色譜數(shù)據(jù)分析、三比值法分析、排油吊罩檢查和現(xiàn)場全面更新處理后，各項指標(biāo)均回到規(guī)范或廠家技術(shù)指導(dǎo)指標(biāo)范圍。重新投運后變壓器色譜跟蹤至今無異?，F(xiàn)象，故障得到成功處理。

4 結(jié)語

總之，電力變壓器作為電網(wǎng)中的核心設(shè)備之一，它的正常工作是電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的重要保證。目前，根據(jù)色譜分析結(jié)果判斷變壓器內(nèi)部故障準(zhǔn)確率較高，能夠?qū)Π踩╇?、用電、防止事故發(fā)生提供了有力保證。因此，相關(guān)的工作人員要密切關(guān)注變壓器油色譜異常情況，準(zhǔn)確判斷變壓器內(nèi)部故障，通過對變壓器油色譜異常情況分析，進(jìn)行補救，保障電力變壓器以及水電站的正常運行。

參考文獻(xiàn)：

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