變壓器拉帶屏蔽罩引發(fā)的故障分析處理

趙陽德，孫 健，部俊鋒

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250003）

0 引言

隨著電力技術(shù)的發(fā)展和供電可靠性的提高，越來越多的用戶在訂購大型變壓器產(chǎn)品時(shí)，對變壓器局部放電量提出了嚴(yán)格的要求。為滿足用戶需求，在變壓器生產(chǎn)過程中采取很多措施控制局部放電量，但同時(shí)也增加了故障點(diǎn)，一旦制造工藝控制不良，就會(huì)引發(fā)運(yùn)行變壓器故障，導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)。

以500 kV 變壓器上鐵軛拉帶端部螺桿屏蔽罩與分接開關(guān)導(dǎo)線夾固定板虛接引發(fā)的變壓器故障為例，分析得出故障原因?yàn)閺S家在低壓引線對應(yīng)拉帶端部增加了屏蔽罩。

1 故障概況

某電廠1 號(hào)機(jī)組主變壓器容量為3×442 MVA，其型號(hào)為DFP-442000／500TH，額定電壓（±2×2.5%）kV／24 kV，變壓器經(jīng)5 次合閘沖擊試驗(yàn)后投入系統(tǒng)運(yùn)行［1］。運(yùn)行35 天后1 號(hào)主變壓器高壓側(cè)開關(guān)跳閘。故障后檢查發(fā)變組故障錄波器發(fā)現(xiàn)1 號(hào)主變壓器跳閘時(shí)刻為21∶49∶50，詳情見表1。首出跳閘量為C 相主變壓器壓力突變保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作后啟動(dòng)出口跳閘86 繼電器，同時(shí)啟動(dòng)廠用電切換，六段母線廠用電快切成功，同時(shí)啟動(dòng)主變壓器高壓側(cè)開關(guān)跳閘。網(wǎng)控500 kV 線路錄波器沒有啟動(dòng)，發(fā)變組故障錄波器電氣量無大的突變，電氣量無異常。

變壓器故障后，高壓繞組直流電阻、絕緣電阻、介質(zhì)損耗及電容量測量、直流泄漏試驗(yàn)無異常［2-3］。用2 500 kV 搖表測量鐵芯對地絕緣電阻為9.94 GΩ，夾件對地絕緣電阻為6.04 GΩ，鐵芯對夾件絕緣電阻為13.1 GΩ。

2 診斷分析

2.1 保護(hù)動(dòng)作情況分析

發(fā)變組故障錄波器電氣量無異常，壓力突變保護(hù)出現(xiàn)兩次動(dòng)作但動(dòng)作持續(xù)時(shí)間較短，重瓦斯動(dòng)作持續(xù)時(shí)間也較短，說明故障性質(zhì)為低能量放電，故障點(diǎn)在導(dǎo)磁回路的可能性大，具體見表1。

表1 保護(hù)動(dòng)作情況

2.2 變壓器油色譜分析

變壓器帶電后第1、2、3、7 天的色譜數(shù)據(jù)正常，故障后的油色譜分析數(shù)據(jù)中含氣量不大，根據(jù)三比值法分析［4］，故障類型為低能量放電，主要是引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡(luò)，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電，具體見表2—表4。

表2 油中溶解氣體體積分?jǐn)?shù) 單位：μL／L

表3 瓦斯繼電器集氣盒氣體體積分?jǐn)?shù)

表4 氣體含量三比值分析及選取編碼

2.3 絕緣試驗(yàn)分析

投運(yùn)前繞組變形試驗(yàn)和局部放電試驗(yàn)［5-6］未見異常，故障后變壓器直流電阻測量合格，說明分接開關(guān)和投運(yùn)前主絕緣是正常的。從5 次合閘沖擊試驗(yàn)錄制電壓波形看，未出現(xiàn)異常的暫態(tài)過電壓，對主絕緣未構(gòu)成威脅。

3 變壓器檢查情況

對高壓側(cè)進(jìn)行內(nèi)部檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)主柱之間的箱底有一根連接拉帶與夾件的等電位線，經(jīng)查找，此線是上夾件位于右側(cè)主柱左邊的拉帶等電位線，此等電位線燒斷后掉落在此處，用于壓緊的接線鼻子固定在夾件和拉帶上，但其表面有燒熔的痕跡，如圖1 所示。

圖1 等電位線故障部位

低壓側(cè)上部進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板右側(cè)的拉帶屏蔽罩（該屏蔽罩與等位線分別位于同一根拉帶的低、高壓側(cè)）有放電痕跡，其他位置未見異常，如圖2 所示。

圖2 屏蔽罩安裝位置及故障引發(fā)點(diǎn)

4 原因分析及處理措施

4.1 原因分析

投運(yùn)前繞組變形試驗(yàn)和局部放電試驗(yàn)未見異常，故障后變壓器直流電阻測量合格，5 次合閘沖擊試驗(yàn)電壓波形正常，說明主絕緣和分接開關(guān)正常。由于壓力突變和重瓦斯動(dòng)作持續(xù)時(shí)間較短，結(jié)合油色譜三比值法可判斷該故障屬于低能量放電。檢查發(fā)現(xiàn)低壓側(cè)上夾件開關(guān)導(dǎo)線夾固定板右側(cè)與拉帶屏蔽罩有放電痕跡，與初步判斷故障性質(zhì)相吻合。

該變壓器低壓側(cè)電壓為24 kV，低壓引線距拉帶螺桿端部216 mm，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)規(guī)定要求的60 mm。鑒于產(chǎn)品的重要性，生產(chǎn)廠家在低壓引線對應(yīng)拉帶端部增加了屏蔽罩。由于設(shè)計(jì)瑕疵，此拉帶屏蔽罩與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板相干涉2.5 mm，廠內(nèi)裝配時(shí)將屏蔽罩干涉位置砸偏處理后安裝到位。在變壓器運(yùn)行期間，由于振動(dòng)原因造成此屏蔽罩與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板虛接，通過屏蔽罩、拉帶、拉帶接地引線、高壓夾件腹板、撐板、低壓夾件腹板形成回路，如圖3 所示。此回路和鐵芯端部磁通相匝鏈，在回路中形成較大電流，將連接拉帶與夾件的等電位接地引線燒斷。

圖3 故障狀態(tài)

4.2 處理措施

該變壓器低壓側(cè)電壓為24 kV，工頻試驗(yàn)電壓85 kV，雷電全波沖擊200 kV，絕緣水平較低［7］。經(jīng)過電場分析計(jì)算，拉帶處最低電場強(qiáng)度為0.9 kV／mm，絕緣裕度6.15，35 kV 及以下變壓器低壓引線對應(yīng)的拉帶端部無需屏蔽罩，去掉拉帶端部屏蔽罩后能夠安全可靠運(yùn)行。

對采用相同圖紙制造的1 號(hào)、2 號(hào)主變壓器其他單相變壓器進(jìn)行全面檢查處理，拆除拉帶處屏蔽罩，以消除運(yùn)行中的隱患。

5 結(jié)語

故障的直接原因?yàn)樽儔浩鬟\(yùn)行期間，由于振動(dòng)原因?qū)е律翔F軛拉帶端部屏蔽罩與開關(guān)導(dǎo)線夾固定板虛接，通過屏蔽罩、拉帶、拉帶接地引線、高壓夾件腹板、撐板、低壓夾件腹板形成回路，產(chǎn)生較大環(huán)流造成的。故障的根本原因?yàn)椋鹤儔浩鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)瑕疵及制造廠家人員組裝過程控制不到位。加強(qiáng)此類變壓器的工藝控制和監(jiān)造把關(guān)十分重要。

新投運(yùn)變壓器的故障分析，應(yīng)結(jié)合局放試驗(yàn)結(jié)果、沖擊電壓波形、壓力突變保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、三比值法對故障性質(zhì)進(jìn)行綜合判斷，特別是利用氣體保護(hù)動(dòng)作持續(xù)時(shí)間結(jié)合三比值法對故障性質(zhì)進(jìn)行判斷，能夠提高判斷的準(zhǔn)確性。