某35 kV變電站#1主變故障跳閘分析

梁增杰 林明偉 余豪璇

摘 要：對(duì)某35 kV變電站#1主變故障跳閘進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，主變有載調(diào)壓開關(guān)因呼吸器受潮、游離碳過多導(dǎo)致絕緣油油質(zhì)變差，使有載調(diào)壓開關(guān)的運(yùn)行狀況下降，加上主變重載運(yùn)行下有載調(diào)壓開關(guān)切換頻繁導(dǎo)致局部熱量無法散發(fā)，最終造成絕緣油過熱產(chǎn)氣及油涌動(dòng)，使有載調(diào)壓開關(guān)重瓦斯動(dòng)作跳主變兩側(cè)開關(guān)。

關(guān)鍵詞：變壓器;有載調(diào)壓開關(guān);故障跳閘

1 ? ?故障簡(jiǎn)述

2019-05-18T11：23，某35 kV變電站#1主變調(diào)壓重瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳兩側(cè)開關(guān)，造成10 kV #1M母線失壓。

故障發(fā)生后，11：40，某35 kV變電站由10 kV開發(fā)區(qū)線倒供10 kV #1M母線供電方式供出線負(fù)荷。

2 ? ?故障前運(yùn)行方式

運(yùn)行方式如圖1所示。

某35 kV變電站接線方式是單主變單母線型式，由某110 kV變電站經(jīng)35 kV布稔線供全站負(fù)荷，35 kV裕輝線321開關(guān)在運(yùn)行中。#1主變?cè)谶\(yùn)行中并供10 kV #1M負(fù)荷：10 kV稔北線703開關(guān)、10 kV稔南線704開關(guān)、10 kV壩塘線705開關(guān)在運(yùn)行中，10 kV開發(fā)區(qū)線701開關(guān)、10 kV墟鎮(zhèn)線702開關(guān)在熱備用。

3 ? ?現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

11：30，運(yùn)行人員及各專業(yè)班組接到跳閘快報(bào)后，隨即趕往某35 kV變電站進(jìn)行檢查，各班組檢查情況如下：

3.1 ? ?運(yùn)行專業(yè)

運(yùn)行人員到場(chǎng)檢查后臺(tái)信號(hào)“2019-05-18 11：23，有載重瓦斯動(dòng)作”，跳兩側(cè)開關(guān)。

3.2 ? ?檢修專業(yè)

（1）主變外觀正常無變形，有載調(diào)壓開關(guān)防爆法蘭無變形現(xiàn)象，有載調(diào)壓開關(guān)及本體無噴油現(xiàn)象，有載調(diào)壓開關(guān)接線盒二次線無銹蝕現(xiàn)象。

（2）有載調(diào)壓開關(guān)瓦斯繼電器內(nèi)含氣體，二次接線盒干燥無積水。

（3）12：15，通過手部分別對(duì)有載調(diào)壓開關(guān)外殼與本體外殼進(jìn)行探溫，有載調(diào)壓開關(guān)外殼溫度明顯較高。13：20，用紅外測(cè)溫儀測(cè)外殼余溫，環(huán)境溫度38 ℃，有載調(diào)壓開關(guān)外殼54 ℃，本體外殼48 ℃，存在明顯溫差，表明有載調(diào)壓開關(guān)發(fā)生過內(nèi)部故障。

（4）有載調(diào)壓開關(guān)油枕呼吸器硅膠已受潮變色。

（5）有載重瓦斯動(dòng)作前，#1主變正從5擋降到4擋，查閱調(diào)擋記錄，5月18日當(dāng)天共調(diào)擋5次，但10：24—11：24這1 h內(nèi)調(diào)壓3次，#1主變高負(fù)荷電流分別為210 A、225 A、220 A，故障時(shí)負(fù)荷為額定負(fù)荷的83%。

3.3 ? ?繼保專業(yè)

壓板、定值、保護(hù)裝置經(jīng)檢查正常，對(duì)有載控制電纜檢測(cè)絕緣正常。有載調(diào)壓開關(guān)瓦斯繼電器信號(hào)和跳閘接點(diǎn)跳閘正常，絕緣電阻正常。

3.4 ? ?試驗(yàn)專業(yè)

有載調(diào)壓開關(guān)油樣微水值為35.5 mg/L（標(biāo)準(zhǔn)值≤40 mg/L），處于臨界值，耐壓合格;本體油樣試驗(yàn)合格。因#1主變有載調(diào)壓開關(guān)為油中滅弧開關(guān)，檢修試驗(yàn)規(guī)程對(duì)其油色譜無要求，且其各成分含量偏高，因此無須對(duì)瓦斯繼電器內(nèi)所含氣體進(jìn)行色譜分析。除以上試驗(yàn)外，還檢查了變比及接線組別，總體試驗(yàn)結(jié)果均合格。

綜合各專業(yè)的檢查小結(jié)：除有載調(diào)壓開關(guān)的微水值偏臨界值外，試驗(yàn)結(jié)果均無異常。結(jié)合后臺(tái)動(dòng)作信號(hào)、有載調(diào)壓開關(guān)外殼與本體外殼的溫差以及瓦斯繼電器內(nèi)存在氣體，可確定是#1主變有載調(diào)壓開關(guān)內(nèi)部發(fā)生故障從而引起跳閘。為進(jìn)一步確定故障原因，決定對(duì)有載調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行吊芯檢查。

4 ? ?吊芯檢查及處理情況

對(duì)#1主變有載調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行吊芯檢查時(shí)，主要檢查以下幾個(gè)方面：用萬用表再次核查過渡電阻、檢查有載調(diào)壓開關(guān)絕緣支撐件和絕緣筒（油室）是否有擊穿或放電點(diǎn)（線）、主觸頭與過渡觸頭的燒損情況以及有載調(diào)壓開關(guān)的各緊固螺絲是否存在松動(dòng)等。

具體檢查情況如下：

（1）絕緣油油色烏黑，游離碳含量高。絕緣筒內(nèi)壁及有載調(diào)壓開關(guān)上均附著大量殘留的游離碳（游離碳大量附著在有載調(diào)壓開關(guān)B相的支撐絕緣件上），對(duì)擊穿或放電點(diǎn)的查找存在一定的困難。

（2）用合格的新油對(duì)附著在絕緣筒和有載調(diào)壓開關(guān)上的游離碳進(jìn)行清洗（放電過程會(huì)在絕緣件表面留有破壞性痕跡，不會(huì)因清洗過程而被清理掉），清洗干凈后進(jìn)行仔細(xì)查找，絕緣筒和有載調(diào)壓開關(guān)的絕緣件上并沒有發(fā)現(xiàn)擊穿或放電點(diǎn)（線）。

（3）檢查過渡電阻，用萬用表核查三相過渡電阻，滿足要求。

（4）對(duì)有載調(diào)壓開關(guān)的主觸頭以及過渡觸頭進(jìn)行檢查，主接觸面光滑無燒損痕跡，引弧面有輕微燒損，經(jīng)廠家確認(rèn)，觸頭燒損情況正常。

（5）所有部件螺絲無松動(dòng)，并在檢查過程中重新加固。

吊芯檢查小結(jié)：絕緣油油色烏黑，游離碳含量高，尤其附著在有載調(diào)壓開關(guān)B相（中部）上最多。無擊穿或放電點(diǎn)，觸頭燒損情況正常，其他檢查無異常。

5 ? ?故障原因分析

5.1 ? ?歷史運(yùn)維情況

（1）#1主變檢修維護(hù)：2017年已對(duì)#1主變進(jìn)行B修，并對(duì)有載調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行吊芯大修、更換絕緣油等工作，檢修后各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常。

（2）預(yù)試、定檢情況：某35 kV變電站#1主變有載調(diào)壓開關(guān)最近一次絕緣油試驗(yàn)時(shí)間為2018年9月，試驗(yàn)數(shù)據(jù)全部合格，下次試驗(yàn)時(shí)間為2021年9月;最近一次定檢時(shí)間為2017年10月，定檢結(jié)果合格，下次定檢時(shí)間為2020年10月。

（3）有載調(diào)壓開關(guān)動(dòng)作次數(shù)：經(jīng)查詢#1主變的調(diào)擋記錄，2017年10月30日吊芯維護(hù)后至故障當(dāng)天經(jīng)AVC切換次數(shù)為2 637次。檢修試驗(yàn)規(guī)程要求每15年或切換次數(shù)達(dá)廠家規(guī)定次數(shù)需吊芯檢查，經(jīng)與上海華明廠家確認(rèn)，此類型有載調(diào)壓開關(guān)（小開關(guān)）的吊芯維護(hù)周期為每切換5 000次，濾油周期為每切換3 000次。

5.2 ? ?原因分析

（1）有載調(diào)壓開關(guān)絕緣油絕緣性能下降。

1）微水值達(dá)臨界值：有載呼吸器硅膠受潮變色，未能停電及時(shí)更換導(dǎo)致呼吸器功能失效，空氣中水氣經(jīng)過油枕滲透進(jìn)有載調(diào)壓開關(guān)油內(nèi)，致使油受潮，微水值達(dá)到臨界值。

2）游離碳含量高：有載調(diào)壓開關(guān)切換次數(shù)接近廠家要求的濾油次數(shù)，因開關(guān)切換過程中在油中滅弧會(huì)產(chǎn)生游離碳，尤其是某35 kV變電站#1主變長期重載運(yùn)行，游離碳累積過多導(dǎo)致油質(zhì)變差。

（2）主變重載運(yùn)行下有載調(diào)壓開關(guān)切換頻繁導(dǎo)致絕緣油局部過熱產(chǎn)氣。

1）變壓器油產(chǎn)生氣體的故障分為過熱和放電，經(jīng)檢查有載調(diào)壓開關(guān)無放電點(diǎn)，可初步判斷為過熱產(chǎn)氣。經(jīng)分析，#1主變?cè)诠收锨? h內(nèi)切換了3次，切換時(shí)變高側(cè)負(fù)荷電流約223 A（閉鎖調(diào)擋定值為250 A），為額定負(fù)荷的83%，造成局部油溫升高[根據(jù)游離碳附著位置，應(yīng)為有載調(diào)壓開關(guān)的B相（中部）]。

2）在重載情況下切換開關(guān)，且當(dāng)天最高溫度為35 ℃，造成開關(guān)切換過程產(chǎn)生大量的熱量無法及時(shí)散發(fā)，同時(shí)絕緣油產(chǎn)生大量氣體及油溫升過快導(dǎo)致油產(chǎn)生涌動(dòng)，加上絕緣油微水值接近臨界值，油中的水分分解成氫氣的速度加快，最終使有載瓦斯繼電器重瓦斯動(dòng)作。

6 ? ?總體結(jié)論及防范措施和建議

6.1 ? ?總體結(jié)論

某35 kV變電站#1主變有載調(diào)壓開關(guān)因呼吸器受潮、游離碳過多導(dǎo)致絕緣油油質(zhì)變差，使有載調(diào)壓開關(guān)的運(yùn)行狀況下降，加上主變重載運(yùn)行下有載調(diào)壓開關(guān)切換頻繁導(dǎo)致局部熱量無法散發(fā)，最終導(dǎo)致絕緣油過熱產(chǎn)氣及油涌動(dòng)使有載調(diào)壓開關(guān)重瓦斯動(dòng)作跳主變兩側(cè)開關(guān)。

6.2 ? ?防范措施和建議

（1）縮短SYJZZ型有載調(diào)壓開關(guān)以及類似有載調(diào)壓開關(guān)（小開關(guān)，無就地調(diào)壓機(jī)構(gòu)）的濾油周期。將其濾油周期由廠家規(guī)定的開關(guān)切換次數(shù)每3 000次降至每2 500次，保證油中滅弧開關(guān)的絕緣油質(zhì)量，提高有載調(diào)壓開關(guān)的切換性能。

（2）對(duì)重載主變結(jié)合調(diào)壓次數(shù)縮短油樣試驗(yàn)周期。某35 kV變電站#1主變的有載調(diào)壓開關(guān)19個(gè)月已切換2 637次，接近廠家要求濾油值，因此有必要縮短重載主變的油樣試驗(yàn)周期，由規(guī)程要求的3年降至2年。

（3）建議調(diào)整該主變的閉鎖調(diào)壓電流定值，由現(xiàn)250 A調(diào)至200 A（其他重載主變類同）。查閱該主變的調(diào)擋記錄，2018-09-21T08：24—09：18共調(diào)擋5次，頻率比故障當(dāng)天高，但調(diào)擋時(shí)負(fù)荷較低，并無異常情況發(fā)生，因此，可進(jìn)一步驗(yàn)證主變重載運(yùn)行下有載調(diào)壓開關(guān)切換頻繁導(dǎo)致絕緣油局部過熱產(chǎn)氣的結(jié)論。

（4）對(duì)SYJZZ型有載調(diào)壓開關(guān)以及類似有載調(diào)壓開關(guān)加裝在線濾油裝置。梳理含此類型有載調(diào)壓開關(guān)的主變，對(duì)其加裝在線濾油裝置，利用其有載調(diào)壓開關(guān)的注油管和排油管改造加裝三通閥，分別連至在線濾油裝置，可持續(xù)有效提高有載調(diào)壓開關(guān)絕緣油的性能。

7 ? ?結(jié)語

通過對(duì)某35 kV變電站#1主變故障跳閘的分析，相關(guān)專業(yè)班組對(duì)其他變壓器也執(zhí)行了本文描述的預(yù)控措施，有效防止了其他變壓器發(fā)生類似故障，提高了供電可靠性。

收稿日期：2020-09-09

作者簡(jiǎn)介：梁增杰（1990—），男，廣東云浮人，工程師，從事變電設(shè)備檢修與維護(hù)工作。