220kV 主變壓器懸浮放電缺陷發(fā)現(xiàn)與分析

劉 哲，馮跡超，司昌健，李守學(xué)

（1.國網(wǎng)松原供電公司，吉林 松原 138000；2.大唐長春熱力有限責(zé)任公司，長春 130000；3.國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021）

油色譜分析技術(shù)對發(fā)現(xiàn)充油電力設(shè)備內(nèi)部缺陷具有很高的靈敏度，針對單一類型的缺陷一般能有效診斷其性質(zhì)及部位，但對于混合型缺陷，大部分情況下不能準確診斷缺陷類型及確定缺陷部位，因此，現(xiàn)場專業(yè)人員通過不斷總結(jié)和積累設(shè)備缺陷診斷經(jīng)驗來提高色譜診斷技術(shù)水平。2015年4月，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)某220kV 變電站3號主變壓器油色譜試驗數(shù)據(jù)異常，C2H2組分含量較高，利用“三比值法”［1］初步判斷此缺陷類型為電弧放電。經(jīng)進一步分析，認為設(shè)備內(nèi)部存在火花放電＋低溫過熱構(gòu)成的混合型缺陷，與國網(wǎng)吉林省電力科學(xué)研究院研究放電類型中的“懸浮放電”類型［2］特征基本吻合，參考試驗?zāi)M情況基本確定了放電性質(zhì)及缺陷可能存在的部位，后經(jīng)設(shè)備現(xiàn)場檢查確認了缺陷部位及放電類型?，F(xiàn)對這起220kV 主變壓器內(nèi)部發(fā)生的混合型缺陷進行分析。

1 缺陷發(fā)現(xiàn)過程

某220kV 變電站3號主變壓器是國內(nèi)某大型變壓器廠2011年9月產(chǎn)品，型號SZ11－180000／220，聯(lián)結(jié)組別YNd11，額定電壓（230±8×1.25%）／69kV。該設(shè)備于2011年10月安裝投運，2012年4月16日色譜例行檢測中首次發(fā)現(xiàn)油中含有C2H2組分（0.40μL／L），隨后將油色譜檢測周期調(diào)整為3個月，油中C2H2組分呈現(xiàn)緩慢增長趨勢但相對穩(wěn)定，截至2015年1月27日，油中C2H2組分體積比為0.66μL／L。2015年4月17日，色譜檢測中發(fā)現(xiàn)C2H2組分快速增長至38.57μL／L（C2H2體積比注意值5μL／L［1］），復(fù)測數(shù)據(jù)為39.40μL／L（當(dāng)日平均負荷率為60%），初步判斷設(shè)備內(nèi)部存在放電性缺陷。設(shè)備部分歷史色譜數(shù)據(jù)見表1。

2 缺陷分析及診斷

設(shè)備投運6個月后，油中首次出現(xiàn)C2H2組分，色譜試驗人員將檢測周期調(diào)整為3個月，又經(jīng)過連續(xù)36個月跟蹤檢測發(fā)現(xiàn)C2H2組分由緩慢增長趨勢變?yōu)橥辉銮闆r，說明設(shè)備內(nèi)部缺陷由初期的緩慢發(fā)展期進入到快速爆發(fā)期，如不及時采取措施將產(chǎn)生嚴重后果，因此專業(yè)人員對3號主變壓器缺陷情況進行了綜合分析及診斷。

a.對表1中色譜數(shù)據(jù)（2015年4月17日）利用“三比值法”判斷，獲得編碼為“101”，缺陷類型為電弧放電。

b.該設(shè)備首次出現(xiàn)C2H2組分到含量突增歷經(jīng)40余月，C2H2組分呈現(xiàn)緩慢增長趨勢，CO 及CO2含量也呈現(xiàn)增長趨勢，初步排除繞組線圈等關(guān)鍵的電回路部位。

c.設(shè)備內(nèi)C2H2體積比增長到38.57μL／L時，如果是內(nèi)部存在電弧放電缺陷，那么設(shè)備缺陷狀態(tài)將非常嚴重甚至?xí)l(fā)生燒損，然而該設(shè)備輕瓦斯和重瓦斯都沒有發(fā)出信號，集氣盒內(nèi)無氣體，說明電弧放電的缺陷類型與設(shè)備現(xiàn)實狀態(tài)嚴重矛盾，且不合常理，因此應(yīng)對設(shè)備缺陷情況進行深入分析。

表1 3號主變壓器部分歷史色譜數(shù)據(jù) μL／L

d.對色譜數(shù)據(jù)進行綜合分析后認為，缺陷數(shù)據(jù)表現(xiàn)出混合型缺陷的特征，進行色譜數(shù)據(jù)拆分處理后得到了缺陷類型為火花放電＋低溫過熱的混合型缺陷。

e.設(shè)備油中C2H2緩慢增長的狀況說明裸金屬間隙發(fā)生的火花放電缺陷持續(xù)存在，火花放電發(fā)展到一定程度必然會進入快速爆發(fā)期，也能很好解釋C2H2組分存在40多個月后突增的情況；低溫過熱能由設(shè)備內(nèi)CO 及CO2含量顯著增長進行解釋，以CO 含量為例，設(shè)備投運12個月體積比在100μL／L以內(nèi)，投運30個月體積比在300μL／L 以內(nèi)，投運42個月體積比在500μL／L 以內(nèi)，說明缺陷涉及固體絕緣。

綜合上面5點分析，能有充分理由排除缺陷為電弧放電類型，同時對火花放電＋低溫過熱構(gòu)成的混合型缺陷類型進一步分析后認為，該設(shè)備缺陷存在鐵磁回路可能性非常大。最終經(jīng)過與國網(wǎng)吉林省電力科學(xué)研究院開展的《充油變壓器四類放電模型產(chǎn)氣特征的研究》項目成果中“懸浮放電”［2］模型產(chǎn)氣特征進行對比，數(shù)據(jù)特征吻合（數(shù)據(jù)特征對比見圖1）。診斷認為該設(shè)備的缺陷為火花放電＋低溫過熱混合型缺陷，借鑒模擬情況，認為設(shè)備缺陷部位可能位于鐵心及其相鄰絕緣部位。

3 現(xiàn)場電氣試驗

圖1 3號主變與“懸浮放電”模型產(chǎn)氣特征數(shù)據(jù)的對比

2015年5月9日，對3號主變壓器進行了現(xiàn)場局部放電試驗檢查，220kV 側(cè)A、B、C 相高壓繞組局放量分別為400、500、400pC（規(guī)程規(guī)定不大于100pC［3］），證明設(shè)備存在低能量放電缺陷，排除導(dǎo)電回路存在電弧放電（高能量放電）的可能。

4 設(shè)備缺陷檢查

對3號主變壓器進行現(xiàn)場檢查，設(shè)備放油后技術(shù)人員進入變壓器內(nèi)部進行器身檢查，發(fā)現(xiàn)鐵心上鐵軛與B相繞組線圈上壓板間存在一個三角形硅鋼片角料，對應(yīng)鐵軛鐵心片表面有放電燒蝕痕跡，硅鋼片角料與上壓板接觸部位已碳化。分析認為，該角料在鐵心回路漏磁區(qū)處于交變電磁場中，角料尖端與鐵心構(gòu)成極不均勻電場，最終與上鐵軛相鄰部位發(fā)生裸金屬火花放電，放電同時對繞組線圈上壓板絕緣造成燒蝕碳化導(dǎo)致CO 及CO2增長，表現(xiàn)為低溫過熱特征。缺陷部位的確認證實設(shè)備內(nèi)部缺陷為火花放電＋低溫過熱構(gòu)成的混合型缺陷。

5 結(jié)論

該起220kV 主變壓器懸浮放電缺陷類型，與常見的懸浮放電缺陷就是單一火花放電的情況比較有明顯差別，是一種混合型的缺陷，因此在進行此類缺陷分析及診斷時首先不要盲目相信“三比值法”等工具得出的缺陷結(jié)論，應(yīng)結(jié)合設(shè)備運行條件、設(shè)備結(jié)構(gòu)及現(xiàn)實狀態(tài)等因素綜合分析結(jié)論的科學(xué)性，發(fā)現(xiàn)疑問后要細致地對設(shè)備缺陷情況及數(shù)據(jù)進行綜合判斷。

［1］DL／T 722—2014，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.

［2］李守學(xué).充油變壓器四類放電模型產(chǎn)氣特征的研究［R］.長春：國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，2012年.

［3］Q／GDW 1168—2013，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程［S］.