一起750kV變壓器局部放電故障分析

楊璐蕾

（國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司）

一起750kV變壓器局部放電故障分析

楊璐蕾

（國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司）

隨著國家特高壓電網(wǎng)的發(fā)展，750kV 變壓器在電網(wǎng)中的地位越來越重要，其安全穩(wěn)定的運行直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。在變壓器的運行和檢修中，應(yīng)及時檢測設(shè)備，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保障。本文以某750kV 變壓器局部放電故障為例，重點分析了故障原因，并提出幾點處理建議。

750kV變壓器；局部放電；故障分析

0 引言

高壓變壓器工作時，其設(shè)備會產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，輕微的局部放電也會造成絕緣介質(zhì)的絕緣性能下降，若發(fā)生強(qiáng)烈的局部放電現(xiàn)象，絕緣性能會迅速下降，導(dǎo)致電力設(shè)備損傷。在設(shè)計高壓電力設(shè)備，尤其是絕緣部件時，必須避免設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)象，在運行中加強(qiáng)對設(shè)備的檢查和測試，若發(fā)生強(qiáng)烈的局部放電，應(yīng)及時更換損傷設(shè)備。

1 變壓器基本參數(shù)

某750kV變壓器正常運行時，油色譜分析發(fā)現(xiàn)有微量乙炔氣體。對變壓器進(jìn)行故障分析，發(fā)現(xiàn)變壓器A相中發(fā)生油中放電現(xiàn)象，經(jīng)過分析確定，變壓器內(nèi)發(fā)生局部放電的原因是調(diào)壓線圈底部磁分路與下鐵軛夾件接銅帶斷裂，發(fā)生放電然后在油中形成大量乙炔氣體。

表1 750 kV 主變高壓繞組絕緣水平

2 故障測試分析

2.1 絕緣油色譜分析

在油色譜試驗中主變A相出現(xiàn)乙炔，隨后縮短測試周期加強(qiáng)跟蹤，發(fā)現(xiàn)A相乙炔含量為 0.053μL/L，一周后，現(xiàn)場進(jìn)行乙炔含量測試，發(fā)現(xiàn)其含量增加較快，最大含量為11.89μL/L，且上升趨勢較明顯。表2是油色譜測試的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

表2 絕緣油色譜數(shù)據(jù)分析（μL/L）

2.2 特征氣體法分析

由表2可知，當(dāng)初始檢測到乙炔氣體時，其在絕緣油中的體積分?jǐn)?shù)很低，僅為0.053μL/L。然而，在4月3日上午開始，乙炔含量急劇增加，在整個過程中，其他氣體組分的含量變化不大。從瓦斯繼電器排氣口取樣，此處可認(rèn)為是設(shè)備發(fā)生故障后油中溶解的氣體，進(jìn)行色譜分析可知，各氣體組分的含量偏大，可進(jìn)一步分析故障原因。CO和CO2氣體含量基本保持穩(wěn)定，而H2和烴類氣體含量有明顯的增加趨勢，可認(rèn)為固體絕緣沒有發(fā)生故障，應(yīng)屬于油中電弧放電。

2.3 鐵心及夾件接地電流測試

為分析判斷內(nèi)部故障部位，使用暫態(tài)參數(shù)記錄儀，分別測試記錄了三相變壓器鐵心及接地電流。A相電流包絡(luò)線毛刺較多，且幅值較大；B、C 兩相電流包絡(luò)線相對平滑，波形毛刺較少。錄波時間分別為 5.4ks、4.15ks、1.6ks，A相鐵心及夾件電流整體波形如圖1所示。

圖1 A相鐵心及夾件電流整體波形

鐵心及夾件接地電流計算值見表3。由表3可知，三相鐵心有效值、峰－峰值及最大值，A相的值分別為420.5mA、1980.0mA、1037mA，及夾件電流分別為216.0mA、1897.0mA、998mA，其中，三相夾件電流有效值基本相同，而B、C相的鐵心及夾件電流的有效值、峰－峰值及最大值，幾乎一致，均遠(yuǎn)小于A相的值?？梢姡珹相的鐵心和夾件的峰－峰值及最大值均出現(xiàn)異常，應(yīng)對A相進(jìn)一步進(jìn)行其他檢測。其中，整個測量時間內(nèi)出現(xiàn)的最大正值與最大負(fù)值之差，稱為峰－峰值，整個測量時間內(nèi)出現(xiàn)的最大正值，稱為最大值。

將A相夾件波形中毛刺展開，如圖2所示。經(jīng)對比可以發(fā)現(xiàn)，A相鐵心和夾件的波形畸變具有相關(guān)性，即夾件電流會隨著鐵心電流幅值的增大而增大，然而其他兩相的鐵心波形畸變相關(guān)性不強(qiáng)。

圖2 A相夾件波形毛刺部分展開情況

2.4 超聲波局放定位測試

發(fā)生局部放電現(xiàn)象時，會伴有爆裂狀的超聲波，因此可以利用這一性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備的局放水平。超聲波法檢測和定位方法的優(yōu)點：無需停電、易于定位、便于安裝等，被應(yīng)用到電力故障測試中。使用超聲波定位時，在變壓器一側(cè)用傳感器探頭探測超聲波，將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號。正常情況下，此超聲波為球面波。利用超聲波探測主變A相，將局部放電超聲探頭在箱壁上全面檢測，進(jìn)行故障定位，信號最強(qiáng)的部位位于循環(huán)油泵上方，接地引下線一側(cè)，圖3是測試結(jié)果。球面波的特點是，聲波強(qiáng)度與距離聲源距離的平方成反比，由此可知，超聲波信號越強(qiáng)烈的位置，即為最可能出現(xiàn)故障的地方。

圖3 A相超聲信號圖譜

表3 鐵心及夾件接地電流計算值

3 測試結(jié)果分析

根據(jù)上述幾種測試方法，綜合分析故障情況：絕緣油色譜特征氣體含量，主要氣體乙炔含量呈現(xiàn)較快增長，其他氣體組分雖然有變化，卻不及乙炔氣體變化明顯。初步判斷，該變壓器內(nèi)部固體絕緣沒有發(fā)生故障，可能是裸金屬放電；綜合分析鐵心和夾件的波形、關(guān)鍵參數(shù)及電流有效值方面，A相鐵心的電流較大，遠(yuǎn)大于B、C兩相，而三相的夾件有效值基本相同。因此，綜合判斷得出A相鐵心出現(xiàn)異常，而夾件正常；接著分析了鐵心接地電流的波形，結(jié)合超聲波對變壓器的局放定位檢測，發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的放電與鐵心相關(guān)，發(fā)生破損斷裂位置在下鐵軛夾件聯(lián)接銅帶處與調(diào)壓線圈底部磁分路。

4 檢查及處理情況

工作人員在發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常后，及時檢查并處理了現(xiàn)場問題。通過油色譜特征氣體分析、鐵心及夾件電流測試以及超聲波定位測試，基本確定了該變壓器A相鐵心出現(xiàn)異常，存在安全隱患，將該變壓器進(jìn)行停電處理，并全面檢查。相關(guān)專業(yè)人員檢查了變壓器箱體，發(fā)現(xiàn)調(diào)壓線圈底部磁分路處存在故障，其附近有明顯的放電痕跡，與下鐵軛夾件聯(lián)接銅帶在夾件螺絲固定處發(fā)現(xiàn)斷裂，前期絕緣油色譜分析、電氣測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)得到驗證。

現(xiàn)場工作人員更換了聯(lián)接銅帶，然后緊固了下鐵軛夾件聯(lián)接處，同時對變壓器內(nèi)部所有可見引線進(jìn)行仔細(xì)檢查，并確認(rèn)各接地連接部位正常。

5 結(jié)束語

1）變壓器調(diào)壓線圈底部磁分路與下鐵軛夾件接銅帶斷裂，是此次局放故障的原因，由此造成變壓器內(nèi)發(fā)生局放現(xiàn)象，造成特征氣體組分含量不斷增加。

2）暫態(tài)參數(shù)記錄儀對本次故障分析作用非常重要，通過對鐵心接地電流錄波，并分析其波形，有效及時地發(fā)現(xiàn)了故障；在變壓器故障診斷中，應(yīng)使用多種檢測設(shè)備或方法，綜合分析出現(xiàn)故障的部門及原因，檢測設(shè)備和分析判斷方法在此次故障診斷中發(fā)揮了重要作用，綜合分析判斷故障狀態(tài)和嚴(yán)重程度，保障電力設(shè)施的安全運行和檢修進(jìn)度。

3）大型變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易發(fā)生故障的點較多，在進(jìn)行常規(guī)檢修時，對于大型變壓器，應(yīng)該全面細(xì)致檢查各連接部位，尤其是接地聯(lián)接銅帶狀況，保證接地的良好和可靠性。

通過對這起750kV變壓器局放故障的分析及檢測，深入學(xué)習(xí)并掌握了油色譜分析、鐵心接地電流測試、超聲波定位等測試方法。在今后工作中應(yīng)及時分析故障，不斷提高專業(yè)技能，為保障電力穩(wěn)定運行奠定良好的基礎(chǔ)。

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2017-09-27）