一起主變油色譜異常的原因分析與故障處理

成維斌

(甘肅大唐國(guó)際連城發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730332)

0 引言

某發(fā)電公司3號(hào)主變壓器型號(hào)為SFP10-370000/220，額定容量370?MVA，額定電壓242±2×2.5?%/20?kV,冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，由常州東芝變壓器有限公司2003年10月生產(chǎn)，于2005年初投產(chǎn)運(yùn)行。2015-03-28，開(kāi)展最近一次預(yù)防性試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格；2016-06-23開(kāi)展常規(guī)例行絕緣油色譜分析，各項(xiàng)數(shù)據(jù)無(wú)異常。該公司變壓器油色譜分析周期為2個(gè)月1次，嚴(yán)于國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

變壓器絕緣油中主要有氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等溶解氣體，其中甲烷、乙烷、乙烯、乙炔4種氣體的總和稱(chēng)之為總烴。通過(guò)色譜分析可以知曉變壓器絕緣油中溶解氣體的含量，對(duì)溶解氣體含量進(jìn)行分析，從而判斷變壓器內(nèi)部的狀態(tài)是否正常。

1 事件經(jīng)過(guò)及排查

2016-09-12，在對(duì)3號(hào)主變壓器例行絕緣油色譜分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)異常，總烴含量超標(biāo)并且有乙炔出現(xiàn)，產(chǎn)氣速率較快。經(jīng)過(guò)多次不同位置取樣化驗(yàn)及外送化驗(yàn)，確定為變壓器內(nèi)部故障。

1.1 異常前后色譜數(shù)據(jù)對(duì)比

2016-06-23，例行絕緣油色譜分析總烴31μL/L，各項(xiàng)數(shù)據(jù)無(wú)異常。

2016-07-01至2016-08-10，機(jī)組停備無(wú)檢修。

2016-08-11，機(jī)組開(kāi)機(jī)運(yùn)行。

2016-09-12，發(fā)現(xiàn)例行絕緣油色譜分析氣體特征數(shù)據(jù)異常，總烴達(dá)到343?μL/L，乙炔1.85μL/L，可燃?xì)怏w含量升高。

2016-09-14及2016-09-18，異常數(shù)據(jù)有變大趨勢(shì)，且變大速度與負(fù)荷大小有關(guān)系。

根據(jù)DT/L?722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》進(jìn)行氣體含量三比值法計(jì)算，編碼組合為0-2-2，屬高溫過(guò)熱故障，計(jì)算溶解氣體絕對(duì)產(chǎn)氣速率嚴(yán)重超出注意值。主變油色譜數(shù)據(jù)變化情況如表1所示。

1.2 外部排查

(1)?油樣送外部2家單位化驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，以排除化驗(yàn)人員及儀器因素對(duì)數(shù)據(jù)的影響。

(2)?對(duì)變壓器本體各部紅外成像檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)異常高溫點(diǎn)。

表1 主變油色譜數(shù)據(jù)變化情況 μL/L

(3)?用毫安電流表測(cè)量鐵芯接地引下線(xiàn)電流為1?mA，在正常范圍。

(4)?測(cè)量高壓側(cè)CT二次電流輸出正常，確認(rèn)CT二次側(cè)無(wú)開(kāi)路現(xiàn)象。

(5)?檢查潛油泵無(wú)異音，測(cè)量各潛油泵電機(jī)絕緣電阻均在500?MΩ以上，油流計(jì)顯示正常。

(6)?潛油泵依次輪停，觀(guān)察油色譜數(shù)據(jù)，無(wú)明顯變化。

(7)?每天取樣跟蹤油色譜結(jié)果，掌握數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)。

(8)?運(yùn)行人員每天2次對(duì)3號(hào)主變瓦斯繼電器進(jìn)行排氣，均無(wú)氣體排出。

(9)?高壓側(cè)A，B，C相升高座底部油樣色譜中，A相總烴、乙炔較其他2相數(shù)值較高。

(10)?因電網(wǎng)需要，暫不能停運(yùn)機(jī)組進(jìn)行檢查，為此制定措施，9月20日起開(kāi)始限制機(jī)組負(fù)荷在180?MW以下運(yùn)行，每日2次檢測(cè)油色譜數(shù)據(jù)，產(chǎn)氣速率放緩。

2 故障查找與處理

2016-09-25，3號(hào)主變停運(yùn)，首先開(kāi)展變壓器繞組直阻測(cè)量及介損、耐壓等各項(xiàng)試驗(yàn)，測(cè)得直流電阻不平衡度21?%。因CO和CO2數(shù)值上升較緩慢，通過(guò)直阻和升高座底部油樣分析數(shù)據(jù)，初步判斷?A相無(wú)載分接開(kāi)關(guān)存在故障。

2.1 故障查找

(1)?主變停運(yùn)后，拆除高、低壓側(cè)引線(xiàn)，測(cè)量高壓側(cè)第3檔(工作檔、242?kV)直流電阻，A相直流電阻 0.150?8?Ω、B 相直流電阻 0.122?7?Ω、C相直流電阻 0.129?9?Ω，不平衡度 21?%，不合格。低壓側(cè)直流電阻不平衡度0.36?%，合格。

(2)?安排主變套管及本體介質(zhì)損耗、直流耐壓及泄漏電流等檢查試驗(yàn)工作，各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格。打開(kāi)鐵芯接地線(xiàn)，測(cè)量鐵芯對(duì)地絕緣電阻1?000?MΩ/1?000?V 合格。

(3)?停運(yùn)后第3天，開(kāi)展主變本體排油、抽真空、注入干燥壓縮空氣等內(nèi)部檢查準(zhǔn)備工作。

(4)?停運(yùn)后第4天，具備內(nèi)部檢查條件，廠(chǎng)家技術(shù)人員進(jìn)入本體內(nèi)部查找，未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)。

(5)?現(xiàn)場(chǎng)討論決定，通過(guò)無(wú)載分接開(kāi)關(guān)切換后測(cè)量直流電阻變化(見(jiàn)表2)來(lái)判斷。經(jīng)過(guò)輔助判斷，進(jìn)一步確認(rèn)無(wú)載分接開(kāi)關(guān)A相存在故障。

表2 分接開(kāi)關(guān)切換后直阻測(cè)量數(shù)據(jù)

(6)?停運(yùn)后第5日，廠(chǎng)家技術(shù)人員再次進(jìn)入內(nèi)部檢查，進(jìn)行無(wú)載分接開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭切換。通過(guò)觀(guān)察窗發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障點(diǎn):高壓側(cè)A相分接開(kāi)關(guān)Ⅲ檔位靜觸頭有6處放電點(diǎn)，動(dòng)觸頭有8處放電點(diǎn)(見(jiàn)圖1)。

圖1 A相分接開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭放電點(diǎn)

(7)?廠(chǎng)家技術(shù)人員同時(shí)對(duì)B，C相無(wú)載分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行目視檢查，均發(fā)現(xiàn)微小異常點(diǎn)。

結(jié)合主變套管及本體介質(zhì)損耗、直流耐壓及泄漏電流等常規(guī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷，本次3號(hào)主變運(yùn)行中油色譜數(shù)數(shù)據(jù)異常故障點(diǎn)已查明，無(wú)其他故障點(diǎn)。

2.2 故障處理

常州東芝變壓器有限公司根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，告知此無(wú)載分接開(kāi)關(guān)不可繼續(xù)使用，也無(wú)法修復(fù)，且無(wú)同型號(hào)無(wú)載分接開(kāi)關(guān)庫(kù)存(沈陽(yáng)變壓器開(kāi)關(guān)廠(chǎng)WDGⅡ?1200A/220-6×5)。該公司提出將A，B，C三相高壓側(cè)無(wú)載分接開(kāi)關(guān)Ⅲ檔(工作檔)接線(xiàn)短接處理，并提供了短接方案，作業(yè)工期約11天。

由于該發(fā)電公司處于電網(wǎng)中心位置，電網(wǎng)電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定無(wú)需調(diào)壓，主變壓器投運(yùn)12年來(lái)未曾調(diào)整過(guò)分接開(kāi)關(guān)位置，經(jīng)討論并請(qǐng)示電網(wǎng)公司及上級(jí)主管公司同意后，決定將A，B，C三相高壓側(cè)無(wú)載分接開(kāi)關(guān)Ⅲ檔(工作檔)做短接處理。處理前分接開(kāi)關(guān)原理如圖2所示。

圖2 處理前分接開(kāi)關(guān)原理

短接示意如圖3所示，短接步驟如下：

(1)?將開(kāi)關(guān)上下部出線(xiàn)2號(hào)和線(xiàn)圈出線(xiàn)2，5號(hào)接頭壓接在一起(圖中粗實(shí)線(xiàn)所示)；

(2)?將開(kāi)關(guān)上下部5號(hào)出線(xiàn)進(jìn)行電屏蔽及絕緣整形(圖中虛線(xiàn)所示)；

(3)?對(duì)上述開(kāi)斷、連接位置進(jìn)行連接，并采取電屏蔽和絕緣包覆處理。

圖3 短接示意

短接后分接開(kāi)關(guān)原理如圖4所示。

短接完成后，再次對(duì)變壓器內(nèi)部進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后封閉人孔門(mén)，再抽真空、保持真空、注油、熱油循環(huán)、靜置24?h。次日，進(jìn)行3號(hào)主變修后各項(xiàng)預(yù)防性試驗(yàn)測(cè)試，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括：變比測(cè)試、繞組直流電阻測(cè)試、介損試驗(yàn)、絕緣電阻與吸收比試驗(yàn)、繞組泄漏電流測(cè)試、繞組變形試驗(yàn)、繞組局部放電測(cè)量、絕緣油試驗(yàn)(油介損、色譜、微水、耐壓)，試驗(yàn)結(jié)果全部合格，確認(rèn)該變壓器具備投運(yùn)條件。

圖4 處理后分接開(kāi)關(guān)原理

2016-10-20，3號(hào)機(jī)組開(kāi)機(jī)并網(wǎng)，對(duì)3號(hào)主變油進(jìn)行多次色譜分析，得到的數(shù)據(jù)正常，如表3所示。此后，在每月2次的色譜分析中也均未出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。

表3 修后主變油色譜數(shù)據(jù) μL/L

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)?定期油色譜分析是防止變壓器發(fā)生絕緣事故的重要措施，必須嚴(yán)格執(zhí)行。在嚴(yán)于國(guó)標(biāo)規(guī)定周期的基礎(chǔ)上，應(yīng)增加投運(yùn)后檢測(cè)環(huán)節(jié)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器存在的異常。

(2)?大型油變壓器油色譜異常處理，應(yīng)根據(jù)油色譜分析數(shù)據(jù)和產(chǎn)氣速率，結(jié)合運(yùn)行參數(shù)及本體、附件檢查情況，綜合評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，制定控制措施，防止事故擴(kuò)大。

(3)?變壓器分接開(kāi)關(guān)短接需慎重，短接方案和絕緣處理技術(shù)必須成熟可靠，短接后各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)必須合格。