抽水蓄能電站變壓器直流電阻超差故障分析及解決辦法

王國柱，李凌飛

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北省石家莊市 050030）

（國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京市 100161）

抽水蓄能電站變壓器直流電阻超差故障分析及解決辦法

王國柱1，李凌飛2

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北省石家莊市 050030）

（國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京市 100161）

某抽水蓄能電站2號主變壓器低壓側(cè)直流線電阻超差，本文通過對其10年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，以及最近一次大修前后的數(shù)據(jù)比較，結(jié)合其他試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出原因分析及解決建議。

抽水蓄能；主變壓器；直流電阻；超差；解決辦法

1 概述

某抽水蓄能電站裝設(shè)3臺90MW可逆式水泵水輪機(jī)，其主變壓器于20世紀(jì)90年代初期年投運(yùn)，為意大利ABB公司生產(chǎn)制造，2013年之前3次預(yù)防性試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)主變壓器低壓側(cè)繞組直流電阻不平衡度超差，隨即對其進(jìn)行了大修，大修運(yùn)行一段時間后，又出現(xiàn)了該問題。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 直流電阻試驗(yàn)概述

變壓器繞組直流電阻的檢測是一項(xiàng)很重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的試驗(yàn)次序排在變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目的第二位，規(guī)程規(guī)定它是變壓器大修時，無載調(diào)壓開關(guān)調(diào)級后、變壓器出口短路后和3年一次等必試項(xiàng)目，在變壓器的所有試驗(yàn)項(xiàng)目中是一項(xiàng)較為方便而有效的考核繞組縱絕緣和電流回路連接狀況的試驗(yàn)。它能夠反映繞組匝間短路、繞組斷股、分接開關(guān)接觸狀態(tài)以及導(dǎo)線電阻的差異和接頭接觸不良等缺陷故障，也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開關(guān)擋位是否正確的有效手段。長期以來，繞組直流電阻的測量一直被認(rèn)為是考查變壓器縱絕緣的主要手段之一，有時甚至是判斷電流回路連接狀況的唯一辦法。

2.2 數(shù)據(jù)分析

對該電站2002～2014年預(yù)防性試驗(yàn)直流電阻測試數(shù)據(jù)和2013年該主變壓器大修前后的油色譜數(shù)據(jù)分析過程如下。

2.2.1 大修及大修前10年數(shù)據(jù)分析

根據(jù)對應(yīng)公式將線繞組直流電阻值換算為相繞組直流電阻值，同時換算到75℃下同一溫度進(jìn)行比較：

（1）對于Yd11型變壓器接線，低壓側(cè)線繞組換算為相繞組計算公式為：

表1 2002～2013年大修前變壓器直流電阻測量及計算

（2）統(tǒng)計分析。

因無法得到出廠數(shù)據(jù)及2002年之前的數(shù)據(jù)，那么從上表可以看出，2002年開始后的10次直流電阻測量中，有3次直流電阻不平衡度超過1%，最大值為1.41%。

2.2.2 大修及大修后數(shù)據(jù)分析

將2014年測量的直流電阻與大修后合格的電阻值進(jìn)行比較，得出相對增加率，計算公式為：

表2 2013年大修及大修后變壓器直流電阻測量及相對比較值

表3 大修后不合格數(shù)據(jù)和大修后合格數(shù)據(jù)對比

通過分析可得，2013年大修后測得不合格數(shù)據(jù)為u相和v相直流電阻，相比于大修后的合格值增長率較大，其增長率為3.4%，w相有-0.61%的變化。

2014年5月份測得的數(shù)據(jù)與大修合格數(shù)據(jù)相比較可知，u相和v相繞組電阻均有2%左右的增長，w相繞組有-1.77%左右的變化。

3 油中氣體色譜分析

變壓器直流電阻不平衡度超差，通常進(jìn)行油中色譜分析，因?yàn)樵谧儔浩鞴收显\斷中，單靠電氣試驗(yàn)方法往往很難發(fā)現(xiàn)某些局部故障和發(fā)熱缺陷，而通過變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測的方法，對發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效。

3.1 該電站提供的大修前和大修后的共5次色譜數(shù)據(jù)

表4 2013年大修及大修后變壓器色譜數(shù)據(jù)及分析 μL/L

3.2 設(shè)備中氣體增長率注意值

DL/T 722―2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》9.3.2b）相對產(chǎn)氣速率計算公式為：

式中：gr――相對產(chǎn)氣速率，%/月；

Ct,1――第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；

Ct,2――第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；

Δt―― 兩次取樣時間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時間，月。

注：因?yàn)榭偀N起始含量很低，故不宜采用此判據(jù)。

3.3 絕對產(chǎn)氣速率

DL/T 722―2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》9.3.2a）絕對產(chǎn)氣速率計算公式為：

式中：ga――絕對產(chǎn)氣速率，mL/d；

Ct,1――第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；

Ct,2――第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；

Δt――二次取樣時間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時間，d；

m――設(shè)備總油量，t；

r――油的密度，t/m3。

本文m取33t，根據(jù)上述表格計算得出表5：

表5 2013年大修及大修后180天時間內(nèi)絕對產(chǎn)氣速率 mL/d

當(dāng)故障涉及固體絕緣時，會引起CO和CO2含量的明顯增長。根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計資料，固體絕緣的正常老化過程與故障情況下的劣化分解，表現(xiàn)在油中CO和CO2的含量上，一般沒有嚴(yán)格的界限，規(guī)律也不明顯。這主要是由于從空氣中吸收的CO2、固體絕緣老化及油的長期氧化形成CO和CO2的基值過高造成的。開放式變壓器溶解空氣的飽和量為10%，設(shè)備里可以含有來自空氣中的30μL/L的CO2。在密封設(shè)備里，空氣也可能經(jīng)泄漏而進(jìn)入設(shè)備油中，這樣，油中的CO2濃度將以空氣的比率存在。經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)懷疑設(shè)備固體絕緣材料老化時，一般CO2/CO＞7。

當(dāng)懷疑紙或紙板過度老化時，應(yīng)適當(dāng)?shù)販y試油中糠醛含量，或在可能的情況下測試紙樣的聚合度。

4 結(jié)論及建議

通過上述分析，可得如下結(jié)論和建議：

（1）此次試驗(yàn)，2號主變壓器低壓側(cè)繞組直流線電阻相互間的差別（線間差）大于1%（試驗(yàn)值2.5%～2.6%），與2013年測量結(jié)果相比，低壓側(cè)繞組u、v相直流電阻均有增大的趨勢。此現(xiàn)象與2013年該主變壓器大修過程中低壓側(cè)直流電阻測量的情況極為相似，懷疑引線處有螺栓松動或者接觸面接觸不好，建議聯(lián)系廠家進(jìn)行處理。

（2）通過對2號主變壓器油色譜的分析，認(rèn)為烴類氣體含量正常，未發(fā)生絕緣故障；CO及CO2含量升高較快，系主變壓器內(nèi)部固體絕緣老化所致，建議縮短油色譜檢測周期，加強(qiáng)監(jiān)視。

董其國.電力變壓器故障與診斷.北京：中國電力出版社.

王國柱（1981—），男，本科，高級工程師，從事抽水蓄能電站運(yùn)維管理工作。

李凌飛（1988—），女，本科，助理工程師，主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理，綜合計劃管理方面等工作。

Analysis and Solving Method for the Transformer DC Resistance of Pumed Storaged Power Station

WANG Gouzhu1，LI Lingfei2
（1.Hebei Zhanghewan pumped storaged Co. Ltd.，Shijiazhang 050300，China; 2.Technology Center of State Grid Xinyuan Co.Ltd.，Beijing 100161，China）

A power station No.2 main transformer low voltage station DC line resistance is overproof，through the analysis and comparison its ten years of data，as well as the last major overhaul before and after the comparison of the data，and the last major overhaul data，combined with other test data，put forward the reason for the analysis and settlement.

pumped storaged; main transformer; DC risistance;overproof; solution