一起220kV變壓器夾件多點(diǎn)接地引起異響的故障分析與處理

余 斐，鄒光濤，虞 巍，宗浩杰，饒 望

（國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司九江供電分公司，江西 九江 3332000）

0 引言

國(guó)內(nèi)外有大量對(duì)變壓器鐵芯、夾件多點(diǎn)接地故障進(jìn)行分析的相關(guān)文獻(xiàn)，分析指出，變壓器鐵芯、夾件多點(diǎn)接地會(huì)形成環(huán)流，導(dǎo)致鐵芯或夾件發(fā)熱、變壓器油分解，加速變壓器油的老化，嚴(yán)重情況下會(huì)造成設(shè)備損壞[1-4]，但鮮有關(guān)于因夾件多點(diǎn)接地引起變壓器異響的文獻(xiàn)；在以往的經(jīng)驗(yàn)中，變壓器異響的主要原因有直流偏磁、過(guò)電壓、過(guò)負(fù)荷、夾件松動(dòng)等[5-7]。文中通過(guò)對(duì)一起220 kV變壓器夾件多點(diǎn)接地導(dǎo)致異響的故障分析，對(duì)以后預(yù)防此類變壓器故障的發(fā)生和對(duì)該類故障的處理提供了重要經(jīng)驗(yàn)。

1 故障發(fā)現(xiàn)

2019年12 月26 日，運(yùn)維人員在巡視九江廬峰220 kV變電站時(shí)發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變運(yùn)行聲音很大，伴隨有回音，噪聲最大點(diǎn)在變壓器左上部靠近分接開(kāi)關(guān)的位置。由于噪聲較大，運(yùn)維人員向調(diào)度申請(qǐng)后對(duì)該變壓器進(jìn)行了緊急停運(yùn)。

當(dāng)天下午電氣試驗(yàn)人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量了2號(hào)主變的鐵芯和夾件絕緣電阻（如圖1所示），選用的測(cè)量量程為2 500 V／200 GΩ，并對(duì)變壓器油進(jìn)行了油色譜和油質(zhì)試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵芯絕緣良好、鐵芯與夾件間的絕緣良好，夾件的絕緣值為0，油色譜和油質(zhì)數(shù)據(jù)正常，推斷2號(hào)主變夾件存在多點(diǎn)接地。

圖1 2號(hào)主變鐵芯與夾件套管

當(dāng)天晚上，電氣試驗(yàn)人員對(duì)廬峰變電站2號(hào)主變進(jìn)行了繞組變形、變比、介質(zhì)損耗、短路阻抗、分接開(kāi)關(guān)、直流電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常（見(jiàn)表1）。推斷此次故障未造成變壓器設(shè)備其他部件損壞。

表1 絕緣電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù) GΩ

2 故障處理

為找出夾件多點(diǎn)接地點(diǎn)，第一步，將2號(hào)主變排油至高壓側(cè)中性點(diǎn)套管升高座底部以下位置，拆除夾件套管，檢查夾件引線是否存在多點(diǎn)接地點(diǎn)，通過(guò)檢查未發(fā)現(xiàn)有多點(diǎn)接地點(diǎn)；第二步，吊拆高壓側(cè)中性點(diǎn)套管和升高座，從安裝法蘭口下探進(jìn)入變壓器內(nèi)部檢查，如圖2所示。

圖2 吊拆高壓側(cè)中性點(diǎn)套管和升高座

檢查發(fā)現(xiàn)有載分接開(kāi)關(guān)絕緣筒靠近上法蘭的鉚釘與有載分接開(kāi)關(guān)托板（與夾件通過(guò)螺栓固定，螺栓未見(jiàn)松動(dòng)）直接接觸，如圖3所示。

圖3 2號(hào)主變夾件多點(diǎn)接地點(diǎn)（處理前）

將其分開(kāi)后再次測(cè)量夾件絕緣電阻，測(cè)量值為162.2 GΩ，絕緣合格，說(shuō)明此處為夾件唯一多點(diǎn)接地點(diǎn)。具體處理措施是，首先松動(dòng)固定有載分接開(kāi)關(guān)托板的螺栓，將有載分接開(kāi)關(guān)托板移動(dòng)一定的距離，使其與分接開(kāi)關(guān)油桶的固定鉚釘分開(kāi)；其次將該處有載分接開(kāi)關(guān)托板用絕緣紙進(jìn)行包裹，防止鉚釘與夾件再次接觸發(fā)生多點(diǎn)接地，處理后的效果如圖4所示。

圖4 2號(hào)主變夾件多點(diǎn)接地點(diǎn)（處理后）

第三步，對(duì)本體繼續(xù)排油至器身底部，打開(kāi)兩側(cè)人形孔蓋，充入干燥空氣，從人形孔進(jìn)入器身進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部異常，如圖5所示。

圖5 進(jìn)入人形孔內(nèi)檢

將變壓器恢復(fù)后進(jìn)行了耐壓、局部放電測(cè)量等相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均合格；投運(yùn)后變壓器異響消失，恢復(fù)正常運(yùn)行。

3 故障原因分析

廬峰220 kV變電站附近100 km范圍內(nèi)無(wú)直流接地極，且九江市無(wú)在運(yùn)地鐵線路，此外，江西省境內(nèi)受磁暴影響可能性極低，故可排除主變因直流偏磁影響而發(fā)生異響的可能。

變壓器繞組、夾件及有載分接開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。有載分接開(kāi)關(guān)托板通過(guò)螺栓與變壓器夾件緊固，在變壓器安裝時(shí)起到臨時(shí)支撐有載分接開(kāi)關(guān)的作用，有載分接開(kāi)關(guān)裝配完成后，其上法蘭通過(guò)螺栓與變壓器油箱上壁緊固，此時(shí)有載分接開(kāi)關(guān)托板與有載分接開(kāi)關(guān)分離，有載分接開(kāi)關(guān)托板與有載分接開(kāi)關(guān)鉚釘（圖7中標(biāo)紅部分）之間的設(shè)計(jì)距離為5 mm。

圖6 繞組、夾件及有載分接開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 正常裝配時(shí)繞組、夾件及有載分接開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

由于有載分接開(kāi)關(guān)通過(guò)上法蘭與變壓器外殼緊固，且一般情況下有載分接開(kāi)關(guān)本體發(fā)生較大位移會(huì)導(dǎo)致油室滲漏油的情況，但廬峰2號(hào)主變?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)有載分接開(kāi)關(guān)漏油情況，故可排除有載分接開(kāi)關(guān)出現(xiàn)位移。此外，托板通過(guò)疊簧與夾件緊固，內(nèi)檢時(shí)未見(jiàn)松動(dòng)，故可排除有托板出現(xiàn)位移。判斷托板與有載分接開(kāi)關(guān)鉚釘距離裕度不足是導(dǎo)致二者接觸的主要原因，即在變壓器實(shí)際裝配時(shí)，由于裝配工藝的原因，有載分接開(kāi)關(guān)托板與鉚釘之間的實(shí)際距離小于設(shè)計(jì)值5 mm，在距離裕度不足的情況下，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中夾件框架的正常位移導(dǎo)致托板與鉚釘直接接觸，框架位移如圖8虛線標(biāo)注所示。由于鉚釘正常運(yùn)行下處于接地狀態(tài)，有載分接開(kāi)關(guān)托板與其接觸后，導(dǎo)致夾件兩點(diǎn)接地，此時(shí)夾件接地電流大增，在變壓器內(nèi)部電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁力，導(dǎo)致異響；同時(shí)，由于磁致伸縮原因[7]，變壓器在正常運(yùn)行時(shí)鐵芯和夾件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)出噪音，由于分接開(kāi)關(guān)托板與鉚釘?shù)慕佑|，加劇了分接開(kāi)關(guān)和分接開(kāi)關(guān)托板的振動(dòng)，產(chǎn)生很大的噪音。因此運(yùn)維人員在巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器左上部靠近分接開(kāi)關(guān)的位置噪聲最大。在發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變異響的前一天晚上，運(yùn)維人員在該變電站進(jìn)行許可工作時(shí)未聽(tīng)到變壓器異響，說(shuō)明發(fā)現(xiàn)故障較早，且?jiàn)A件多點(diǎn)接地引起的環(huán)流多是由于漏磁通產(chǎn)生的，其電流值較小，溫度升高有限，因此油化試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。

圖8 發(fā)生形變后繞組、夾件及有載分接開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

廬峰220 kV變電站2號(hào)主變?cè)趯?shí)際裝配時(shí)，由于裝配工藝的原因，有載分接開(kāi)關(guān)托板與有載分接開(kāi)關(guān)鉚釘之間實(shí)際距離小于設(shè)計(jì)值5 mm，在距離裕度不足的情況下，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中夾件框架的正常位移導(dǎo)致托板與鉚釘直接接觸，加劇了分接開(kāi)關(guān)和分接開(kāi)關(guān)托板的振動(dòng)，產(chǎn)生很大的噪音；同時(shí)，夾件兩點(diǎn)接地，夾件接地電流大增，在變壓器內(nèi)部電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁力，產(chǎn)生了異響。

因此要加強(qiáng)變壓器物資采購(gòu)和出廠監(jiān)造管理，對(duì)于新采購(gòu)變壓器，應(yīng)注重變壓器裝配工藝，有載分接開(kāi)關(guān)托板應(yīng)進(jìn)行絕緣包扎處理，防止內(nèi)部元件接觸導(dǎo)致的夾件兩點(diǎn)接地的情況發(fā)生。同時(shí)，變壓器應(yīng)安裝鐵芯、夾件接地電流在線監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)鐵芯、夾件接地電流異常時(shí)報(bào)警，從而及時(shí)的發(fā)現(xiàn)鐵芯和夾件多點(diǎn)接地，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，保障變壓器的安全、可靠運(yùn)行。