百花灘電站2號(hào)主變頻發(fā)性故障的原因及處理

尹文志，汪德勤

（中廣核洪雅百花灘水力發(fā)電有限公司，四川眉山620360）

百花灘電站2號(hào)主變頻發(fā)性故障的原因及處理

尹文志，汪德勤

（中廣核洪雅百花灘水力發(fā)電有限公司，四川眉山620360）

隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的電力工程采用封閉母線與變壓器引出線相聯(lián)，百花灘電站2號(hào)主變低壓側(cè)套管處因發(fā)熱引起套管密封老化滲油，輕瓦斯信號(hào)頻繁動(dòng)作，本文簡單介紹了處理的措施。

變壓器；套管發(fā)熱；輕瓦斯動(dòng)作；油流繼電器故障

1 前言

電力變壓器在電力系統(tǒng)中作為發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)的重要紐帶，其低壓側(cè)電流達(dá)到幾千甚至上萬安培，如此大的電流流過導(dǎo)電部分，在電和磁的交替作用下，對變壓器本身是個(gè)巨大的考驗(yàn)。變壓器經(jīng)常出現(xiàn)的故障主要有套管滲油和瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作，如何判斷出故障出現(xiàn)的原因，從根本上去解決問題，是變壓器運(yùn)行維護(hù)的一個(gè)重要課題。

2 低壓套管導(dǎo)電桿發(fā)熱滲油故障頻發(fā)

百花灘電站2號(hào)主變壓器型號(hào)為SFP10-5000 0/220，Y0/△-11,額定電壓242/10.5 kV，10 kV側(cè)套管引出線通過銅編織軟連接線經(jīng)三相共箱封閉母線與3號(hào)發(fā)電機(jī)聯(lián)接，封閉母線法蘭面與變壓器低壓升高座法蘭面間墊以密封膠條用螺栓把合。自2007年投運(yùn)以來，每年因變壓器低壓側(cè)套管處發(fā)熱引起密封老化滲油，都會(huì)有幾次停電更換密封的消缺工作，給設(shè)備運(yùn)行維護(hù)帶來很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

導(dǎo)致變壓器低壓套管發(fā)熱的主要原因有：①由于大電流通過變壓器套管在器身處產(chǎn)生渦流損耗過熱；②導(dǎo)電桿與變壓器及外部母線連接處螺栓把合不牢固，接觸電阻增大引起局部過熱；③導(dǎo)電桿截面不足，同時(shí)周圍散熱條件較差，引發(fā)過熱。

滲油發(fā)生的時(shí)間節(jié)點(diǎn)主要在3號(hào)機(jī)組長時(shí)間帶滿負(fù)荷然后停機(jī)，變壓器處于空載運(yùn)行狀態(tài)后，特別是在深夜時(shí)分，冬季情況尤為突出。變壓器停運(yùn)后立即拆開共箱母線檢查低壓側(cè)套管溫度平均在80℃以上，與器身其他部件溫度相比高出30℃以上，存在局部過熱現(xiàn)象。

查閱廠家圖紙資料，變壓器低壓升高座采用整塊不銹鋼板作為隔磁墊板法蘭焊接于器身上，低壓套管以及導(dǎo)電桿安裝固定在升高座上，共箱母線全部采用鋁及鋁合金材料，查勘現(xiàn)場低壓套管與封閉母線連接處附近無鐵磁材料構(gòu)成閉合回路，不存在低壓套管附近因漏磁而產(chǎn)生渦流損耗發(fā)熱的情況,軟連接鍍錫銅編織線無發(fā)熱變色現(xiàn)象。查閱變壓器歷次檢修試驗(yàn)記錄，繞組直流電阻值與交接試驗(yàn)比較無異常變化。低壓套管采用20 kV套管BD-20/3150，額定電流為3150A，導(dǎo)電桿直徑42mm。根據(jù)規(guī)程要求,單體瓷絕緣導(dǎo)電桿套管在封閉母線中使用的額定電流應(yīng)為套管的53%[1]。2號(hào)主變壓器低壓側(cè)額定電流為2 749.3 A，3號(hào)發(fā)電機(jī)額定電流為2 587.6 A。因此，導(dǎo)電桿的過流截面偏小是引起發(fā)熱的主要原因。

表1 2號(hào)主變壓器低壓側(cè)繞組直流電阻比較（單位：mΩ）

根據(jù)發(fā)電機(jī)變壓器近年來現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況,發(fā)電機(jī)經(jīng)常在功率因數(shù)0.95以上工況下運(yùn)行電流為2 300 A，2300/0.53=4 339 A。

套管額定電流相近的有3000A、4000A、6000A，更換額定電流超過4 000 A的套管需將低壓升高座套管孔由Φ120 mm擴(kuò)大到Φ140 mm，在變壓器檢修現(xiàn)場進(jìn)行鐘罩不銹鋼材料的擴(kuò)孔工作比較困難。經(jīng)過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、施工可行性比較，按照升高座原有孔徑進(jìn)行套管及導(dǎo)電桿的選型，在升高座不作孔徑擴(kuò)大的情況下，將低壓套管更換為20 kV套管BD-20/4 000,額定電流4 000 A，導(dǎo)電桿直徑52 mm2,載流截面由1 385 mm2增加到2 123 mm2，電流密度由1.98 A/mm2降到1.29 A/mm2。

變壓器更換低壓套管及導(dǎo)電桿之后經(jīng)過近4個(gè)月滿負(fù)荷運(yùn)行的觀察，通過熱成像技術(shù)監(jiān)測低壓側(cè)套管引出線處溫度已降至與本體上層油溫基本一致，未再出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。

3 輕瓦斯信號(hào)頻繁動(dòng)作

2號(hào)主變壓器從2013年10月取油樣化驗(yàn)開始，變壓器溶解氣體持續(xù)增加。當(dāng)油中氣體含量較多時(shí)會(huì)降低變壓器絕緣強(qiáng)度、加速絕緣老化和導(dǎo)致氣體繼電器動(dòng)作。電站在2014年5月組織對2號(hào)主變壓器進(jìn)行變壓器油脫氣處理，處理時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別閥門有關(guān)閉不嚴(yán)現(xiàn)象。投運(yùn)后幾小時(shí)內(nèi)輕瓦斯信號(hào)就頻繁動(dòng)作。經(jīng)幾次停電對瓦斯繼電器排氣處理后，輕瓦斯信號(hào)依舊在投運(yùn)幾小時(shí)后動(dòng)作。

瓦斯繼電器動(dòng)作有3種原因：①變壓器內(nèi)部存在故障；②變壓器附件或輔助系統(tǒng)存在缺陷；③瓦斯繼電器發(fā)生誤動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)匝間短路、絕緣損壞、接觸不良、鐵心多點(diǎn)接地等故障時(shí)，都將產(chǎn)生大量的熱能，使油分解出可燃性瓦斯，向油枕（儲(chǔ)油柜）方向流動(dòng)，瓦斯繼電器內(nèi)開口杯下降至干簧接點(diǎn)接通，輕瓦斯信號(hào)就動(dòng)作，嚴(yán)重故障時(shí)，油流速度達(dá)到整定值以上沖擊擋板，此時(shí)重瓦斯將動(dòng)作跳閘。

測試變壓器鐵心引出線對地絕緣電阻為8 000 MΩ，查閱變壓器歷次試驗(yàn)記錄均無異常，運(yùn)行中檢查變壓器聲音、負(fù)荷、電流、電壓及溫度均無異常。

取油樣做氣相色譜分析時(shí)除發(fā)現(xiàn)油中溶解氣體含量又迅速增加外，其余氣體含量均無明顯變化,均未達(dá)到注意值（見表2）。每次動(dòng)作后檢查瓦斯繼電器內(nèi)氣體容積在400 ml左右，進(jìn)行氣體點(diǎn)燃試驗(yàn)均為不能點(diǎn)燃的空氣，排除了瓦斯繼電器本體以及二次回路絕緣故障引起誤動(dòng)作的可能。

對輔助設(shè)備呼吸器裝置、防爆裝置、潛油泵、油枕以及變壓器密封件進(jìn)行檢查均未發(fā)現(xiàn)明顯異常，也無明顯滲漏點(diǎn)。檢查散熱器上部各進(jìn)油閥門、出油閥門均在開啟位置。

表2 檢修前2號(hào)變壓器氣相色譜分析報(bào)告

2016年4月對2號(hào)主變壓器進(jìn)行吊罩檢修，檢修前變壓器各項(xiàng)電氣試驗(yàn)均無異常。放油后吊罩檢查，線圈、鐵心正常，各壓緊螺栓均無松動(dòng)，器身底部油泥較少，1號(hào)油泵出油口處掉落油流繼電器擋板一枚。檢查油流繼電器擋板安裝處軸承因油流長期沖擊振動(dòng)磨損嚴(yán)重變形，導(dǎo)致?lián)醢迕撀?，密封不?yán)，外部空氣經(jīng)玻璃觀察窗進(jìn)入變壓器本體，運(yùn)行中管道內(nèi)為負(fù)壓，因而無滲油。

檢修中更換變壓器所有閥門，更換高壓側(cè)升高座、鐵心接地套管、放油塞、溫度計(jì)座、散熱器、壓力釋放閥、連接管等密封膠珠、膠墊、膠圈，手孔、觀察孔膠板，油枕隔膜，更換損壞的油流繼電器，并檢查其他油流繼電器外觀正常，試驗(yàn)其轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。更換變壓器低壓側(cè)套管及其導(dǎo)電桿。針對原有氣體繼電器動(dòng)作后取氣必須將變壓器停運(yùn)，這次也進(jìn)行了技術(shù)改造，將原有氣體繼電器QJ4-80更換為QJ4-80A，取氣盒與繼電器分離安裝在器身上，取氣試驗(yàn)不再需要變壓器停電操作。

檢修后2號(hào)主變運(yùn)行5個(gè)月來輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)沒有再次出現(xiàn)，近兩次油樣分析均無異常。

4 結(jié)語

變壓器作為水電站三大主設(shè)備之一，它的安全可靠運(yùn)行關(guān)系著電力運(yùn)營的效益問題。隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的電力工程采用封閉母線與變壓器引出線相連，如何避免變壓器套管發(fā)熱滲油的發(fā)生，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場運(yùn)行條件嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)手冊和規(guī)程規(guī)范進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。變壓器輕瓦斯繼電器動(dòng)作，不僅可能是變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障，有時(shí)因外部密封不嚴(yán)漏氣也會(huì)動(dòng)作，應(yīng)該從內(nèi)部和外部同時(shí)查找原因才能找到故障的根源。

[1]謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：1555.

TM407

B

1672-5387（2017）02-0040-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.015

2016-09-07

尹文志（1982-），男，助理工程師，從事電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作。