高壓并聯(lián)電抗器帶電檢測(cè)異常分析

喬小冬，韓 鐸

（國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司檢修分公司，內(nèi)蒙古 通遼028000）

0 引言

線路并聯(lián)電抗器可以補(bǔ)償線路的容性充電電流，限制系統(tǒng)電壓升高和操作過(guò)電壓的產(chǎn)生，是交流線路不可缺少的設(shè)備。作為大型充油設(shè)備，其內(nèi)部氣體含量可作為日常巡視的重要內(nèi)容，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣體含量升高時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查處理，必要時(shí)進(jìn)行停電解體，尋找故障點(diǎn)。本文以某變電站高壓并聯(lián)電抗器（以下簡(jiǎn)稱高抗）C2H2體積分?jǐn)?shù)突升故障為例，通過(guò)排查確定故障原因，并提出建議，為類似故障分析提供參考。

1 設(shè)備概況

A站Ⅰ線L2相高抗為特變電工衡陽(yáng)變壓器有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為BKD-240000/1100，2014-12-19投運(yùn)，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 A站Ⅰ線V相高抗設(shè)計(jì)參數(shù)

2 故障現(xiàn)象

2020-02-26，A站Ⅰ線L2相高抗離線C2H2體積分?jǐn)?shù)為3.71×10-6，與1月13日1.16×10-6相比存在突變，同時(shí)在線油色譜監(jiān)測(cè)儀顯示C2H2體積分?jǐn)?shù)由1.8×10-6突增至3.4×10-6。當(dāng)日進(jìn)行帶電檢測(cè)，結(jié)果表明，A站Ⅰ線高抗V相內(nèi)部有異常連續(xù)局放信號(hào)，呈現(xiàn)懸浮放電、絕緣缺陷兩種特征。定位分析放電源位于高抗X柱上部，距高抗北2.14±0.20 m、距東1.08±0.20 m、距底座高3.13±0.30 m的區(qū)域。

3 故障排查

檢查A站Ⅰ線高抗V相外觀正常，瓦斯繼電器未見(jiàn)明顯氣體。最近一次停電檢修時(shí)間為2019-09-12，停電例行試驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常。

3.1 油色譜跟蹤情況

3.1.1 離線油色譜跟蹤

2020-02-26，A站Ⅰ線高抗V相C2H2體積分?jǐn)?shù)突升至3.4×10-6后，開(kāi)展離線色譜檢測(cè)，C2H2體積分?jǐn)?shù)為4.45×10-6，2月25日檢測(cè)值為1.7×10-6。一天內(nèi)C2H2體積分?jǐn)?shù)明顯增長(zhǎng)，其他烴類特征氣體小幅度增長(zhǎng)，H2、CO、CO2未見(jiàn)明顯變化（見(jiàn)表2）。

表2 A站Ⅰ線高抗V相離線氣體體積分?jǐn)?shù) 10-6

根據(jù)DL/T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》三比值法進(jìn)行分析判斷[1]，2月28日及之前C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6比值編碼為1、0、0，故障類型為電弧放電兼過(guò)熱。2月29日隨著C2H2體積分?jǐn)?shù)的進(jìn)一步增長(zhǎng)，三比值編碼變化為2、0、0，故障類型為低能放電。

根據(jù)2020-02-29和2020-01-13檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算，總烴絕對(duì)產(chǎn)氣率26.85 mL/天，大于注意值12 mL/天；相對(duì)產(chǎn)氣速率58.43%，大于注意值10%要求[1]。從上、中、下部位油色譜C2H2體積分?jǐn)?shù)可知，上部最高、下部其次、中部最低，結(jié)合高抗內(nèi)部油循環(huán)特征，初步判斷高抗內(nèi)部異常產(chǎn)氣部位位于上部。

3.1.2 在線油色譜跟蹤

從2020-02-26開(kāi)始，在線C2H2體積分?jǐn)?shù)及增長(zhǎng)速度明顯增加，截至29日13：00，C2H2體積分?jǐn)?shù)增至10.4×10-6，H2體積分?jǐn)?shù)也有明顯上升，與離線檢測(cè)結(jié)果不同。

3.2 高頻局放檢測(cè)

利用PDcheck高頻局放檢測(cè)儀對(duì)A站Ⅰ線高抗V相進(jìn)行高頻局放檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)高抗器身1（X柱）、器身2（B柱）的鐵心和夾件均有明顯的高頻局放信號(hào)（見(jiàn)圖1），且具有相位特征，信號(hào)相位分布在工頻一、三象限，從圖2可看到器身1夾件高頻電流脈沖時(shí)域波形具有陡峭的上升沿和振蕩衰減過(guò)程以及單脈沖為3~20 MHz的連續(xù)頻譜分布。按信號(hào)強(qiáng)度大小有器身1夾件>器身1鐵心＞器身2鐵心、夾件，初步判斷該高頻局放信號(hào)源位于器身1夾件或與夾件相連的部件上。

圖1 鐵心、夾件高頻局放檢測(cè)圖譜

圖2 器身1夾件高頻局放波形檢測(cè)圖譜

通過(guò)重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)到高頻局放信號(hào)PRPD圖譜同時(shí)呈現(xiàn)懸浮放電、絕緣缺陷兩種特征，且懸浮放電信號(hào)幅值明顯高于絕緣缺陷信號(hào)，和累積的PRPD圖譜（見(jiàn)圖3）結(jié)果一致。

圖3 高頻PRPD圖譜特征

3.3 特高頻局放檢測(cè)與定位

3.3.1 特高頻局放檢測(cè)情況

利用EC4000局放儀對(duì)高抗進(jìn)行特高頻局放檢測(cè)[2]，傳感器置于高抗油箱上部蓋板與油箱本體連接的縫隙處，檢測(cè)圖譜如圖4所示。可以看到，局放儀各通道同時(shí)檢測(cè)到異常局放信號(hào)，當(dāng)高抗器身上的特高頻傳感器檢測(cè)到異常局放信號(hào)時(shí)，背景傳感器并無(wú)類似信號(hào)出現(xiàn)；改變特高頻傳感器的朝向，發(fā)現(xiàn)傳感器遠(yuǎn)離或背向高抗油箱上蓋板與油箱本體連接縫隙時(shí)，異常特高頻信號(hào)明顯減弱，說(shuō)明異常局放信號(hào)來(lái)自高抗內(nèi)部。特高頻信號(hào)PRPD累積圖譜（見(jiàn)圖5）同時(shí)呈現(xiàn)懸浮放電、絕緣缺陷兩種特征，與高頻放電信號(hào)圖譜特征一致，推測(cè)造成C2H2體積分?jǐn)?shù)快速增長(zhǎng)的主要原因傾向于懸浮電位導(dǎo)致的局部放電，可能是高抗內(nèi)部存在接觸不良或不同電位部件間存在觸碰[3-14]。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)特高頻局放檢測(cè)圖譜

圖5 特高頻PRPD圖譜特征

3.3.2 特高頻局放定位

為了進(jìn)一步確定放電源位置，利用高速示波器進(jìn)行特高頻定位檢測(cè)。在高抗器身上同時(shí)布置多路特高頻傳感器，通過(guò)各路特高頻傳感器之間的相對(duì)時(shí)差來(lái)確定信號(hào)源的具體位置。綜合傳感器的定位結(jié)果，確定特高頻信號(hào)源位于距高抗底座高度3.13±0.30 m、距高抗東側(cè)壁1.08±0.20 m、距高抗北側(cè)2.14±0.20 m的位置。

3.4 超聲波局放檢測(cè)

采用Pocket AE多功能局放巡檢儀對(duì)A站Ⅰ線高抗V相進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)圖譜如圖6所示。可以看出，在高抗東側(cè)中部油箱壁檢測(cè)到的超聲特征指數(shù)集中在10 ms和20 ms處，2次放電脈沖間隔時(shí)間為10 ms，特征指數(shù)在100 Hz以下具有相關(guān)性。

圖6 超聲波放電檢測(cè)圖譜

3.5 紅外熱成像檢測(cè)

對(duì)A站Ⅰ線高抗V相進(jìn)行紅外熱成像檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)高抗本體及附件存在溫度異常情況。

4 原因分析

根據(jù)廠家提供的高抗結(jié)構(gòu)等相關(guān)資料，綜合高頻、特高頻信號(hào)的檢測(cè)和定位結(jié)果，放電源應(yīng)位于圖7中的紅色圈的區(qū)域所示的范圍內(nèi)。

圖7 高抗設(shè)備內(nèi)部俯視圖

經(jīng)分析，認(rèn)為A站Ⅰ線高抗V相異常原因可能為：X柱上部夾件或與其相連接部件如均壓帽、緊固件等發(fā)生觸碰、松動(dòng)引起懸浮放電；地屏銅帶發(fā)生局部斷裂或褶皺產(chǎn)生懸浮、絕緣類放電[15-16]。

5 防范措施

根據(jù)目前離線油色譜數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，在近期高抗運(yùn)行期間應(yīng)密切跟蹤油色譜在線監(jiān)測(cè)各組分含量、重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)局放信號(hào)的放電幅值、頻次的變化趨勢(shì)，每日至少進(jìn)行兩次離線油色譜檢測(cè)，并根據(jù)跟蹤情況動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)策略。

如果局放信號(hào)保持目前幅值和持續(xù)不間斷狀態(tài)，且C2H2體積分?jǐn)?shù)超過(guò)10×10-6或日增長(zhǎng)量大于2.5×10-6，應(yīng)盡快停電更換處理[17-19]。

6 建議

本文分析了一例高壓并聯(lián)電抗器的典型局放故障，根據(jù)局放信號(hào)類型、定位位置和油色譜各組分的變化情況，通過(guò)局放檢查分析得出高壓并聯(lián)電抗器內(nèi)部異常原因。結(jié)合試驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象分析及返廠檢查結(jié)果，對(duì)此類電抗器異常分析過(guò)程提出如下建議。

（1）局放試驗(yàn)中的全程錄像對(duì)分析放電發(fā)展過(guò)程非常重要，對(duì)于持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)但放電脈沖幅值較大的單個(gè)放電量不能忽略。

（2）分析放電發(fā)展過(guò)程中各測(cè)點(diǎn)間的放電量，有益于判斷起始放電部位和放電發(fā)展過(guò)程。

（3）應(yīng)重視夾件或連接部件、地屏銅帶的縱向放電現(xiàn)象，這類放電對(duì)繞組絕緣的危害較大。