電力干式變壓器的故障分析與診斷(三)

較好節(jié)短路故障案例

一、老廠主變壓器繞組變形引起多次過流重合閘動(dòng)作

(1)案例。我廠老廠# 7機(jī)組31.5MVA、110kV干式變壓器(SFS Z8-31500/110)發(fā)生短路事故，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，主變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘。返廠檢查后，發(fā)現(xiàn)C相高壓繞組不合組，C相電壓繞組嚴(yán)重變形，線夾斷裂，造成中低壓繞組短路；兩股C相低壓繞組燒壞；b相低壓、中壓繞組變形嚴(yán)重；許多細(xì)銅珠和銅粉散落在所有繞組的匝間。上鐵芯和干式變壓器底座上有銹跡。

事故發(fā)生當(dāng)天有雷雨。事故發(fā)生前，10kV和35kV側(cè)線路多次發(fā)生單相接地。13: 40進(jìn)行35kV側(cè)流運(yùn)行，重合成功；18時(shí)44分，35kV側(cè)再次潮流重合，同時(shí)主變重瓦斯保護(hù)跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。據(jù)調(diào)查，離35kV變電站不遠(yuǎn)的B、C之間有放電燒損痕跡。

(2)原因分析。根據(jù)家標(biāo)準(zhǔn)gbl094.5—ri5，110kV干式電力變壓器的短路視在容量為800MVA，能承受的較大不對(duì)稱短路電流系數(shù)約為2.55。干式變壓器運(yùn)行模式下：

電網(wǎng)較大運(yùn)行方式下110kV三相出口短路的短路容量為1844MVA；

35kV三相出口短路365MVA；

10kV三相出口短路225.5MVA；

事故發(fā)生時(shí)，實(shí)際短路容量仍小于上述值。根據(jù)這一計(jì)算，干式變壓器應(yīng)能承受短路沖擊。事故發(fā)生時(shí)損壞的干式變壓器與另一臺(tái)31500/110干式變壓器并聯(lián)運(yùn)行，遭受同樣的短路沖擊，但另一臺(tái)干式變壓器未損壞。因此，事故分析認(rèn)為，干式變壓器的B相和C相繞組在電動(dòng)勢(shì)的作用下嚴(yán)重變形和燒毀，因?yàn)楦墒阶儔浩鞔嬖谝韵聠栴}：

1)干式變壓器繞組松動(dòng)。高壓繞組徑向可用手搖動(dòng)約5毫米。從理論分析可以看出，短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力可以分為徑向力和軸向力。外高壓繞組上的徑向電磁力從內(nèi)層向外層線性減小，較內(nèi)層上的徑向電磁力較大，是繞組上平均周向力的兩倍。當(dāng)繞組纏繞緊密時(shí)，一部分力傳遞到外層，導(dǎo)致內(nèi)層的應(yīng)力趨于減小，而外層的應(yīng)力導(dǎo)致增大，內(nèi)應(yīng)力關(guān)系使導(dǎo)線上的力趨于平衡。內(nèi)部中壓繞組受力方向相反，但七種應(yīng)用的原理和要求都是一致的。如果繞組松動(dòng)，將不會(huì)起到平衡作用，從而降低干式變壓器抵抗短路充電的能力。

外高壓繞組的徑向電動(dòng)勢(shì)是使繞組線徑向向外膨脹，受到拉力，看起來向外擴(kuò)展；內(nèi)中壓繞組上的徑向電動(dòng)勢(shì)是徑向向內(nèi)壓縮繞組導(dǎo)線，是壓力，表現(xiàn)為向內(nèi)擠壓。這與干式變壓器B、C相高、中壓繞組事故結(jié)果一致。

2)用吊蓋檢查后，發(fā)現(xiàn)干式變壓器撐條不規(guī)則，移位，墊塊松動(dòng)。這大大降低了內(nèi)部中壓繞組承受徑向力和軸向力的能力，并降低了繞組的穩(wěn)定性。根據(jù)事故中C相電壓繞組的徑向不穩(wěn)定和向內(nèi)彎曲，可以考慮適當(dāng)增加支撐數(shù)量，以減小導(dǎo)體上的徑向彎曲應(yīng)力。 #p#分頁標(biāo)題#e#

3)強(qiáng)度

2)制造工藝可以從加強(qiáng)徑向和軸向強(qiáng)度兩個(gè)方面進(jìn)行。主要措施如下：用女子繞線機(jī)纏繞，用先進(jìn)的自動(dòng)張緊裝置纏繞；牢固支撐繞組與鐵芯之間的定位，采用整體生產(chǎn)包裝方式；采用墊塊預(yù)致密化處理和纏繞恒壓干燥方法；整個(gè)繞組保證了高一致性和結(jié)構(gòu)完整性；加強(qiáng)繞組端部的絕緣；確保鐵軛和卡箍緊固。

3)加強(qiáng)大中型干式變壓器的質(zhì)量監(jiān)督管理，訂貨協(xié)議應(yīng)強(qiáng)調(diào)型式試驗(yàn)中對(duì)中小容量干式變壓器的突然短路試驗(yàn)，以及對(duì)大型干式變壓器的簡化型式試驗(yàn)，以提高干式變壓器的短路電阻，同時(shí)加強(qiáng)變電站10kV和35kV系統(tǒng)的維護(hù)，以降低干式變壓器在出口發(fā)生短路沖擊的概率。

第二節(jié)過熱故障案例

一、新廠區(qū)# 3機(jī)組干式變壓器絕緣受潮過熱

(1)案例。在我廠# 3機(jī)組200MVA和220kV主變壓器(SFP 7-240000/220)定期油色譜分析中，發(fā)現(xiàn)氫氣和乙炔含量有增加的趨勢(shì)。經(jīng)跟蹤監(jiān)測(cè)，氫氣含量為30.1uL，乙炔含量為5.2 ul/L，已超過正常注意值。兩天后停電維修。檢修前氫含量達(dá)到43.6 UL/升，乙炔含量達(dá)到10.9 UL/升，色譜變化見表3-13，絕緣介質(zhì)損耗的tgs%%變化見表3-14。

表3-13色譜測(cè)試數(shù)據(jù)UL/升

氫

乙炔

甲烷

乙烷

乙烯

總數(shù)

一氧化碳

二氧化碳

前五天

30.1

5.2

17.1

2.2

5.5

30

596

1186

兩天前。

49.9

10.2

23.6

2.8

6.2

42.8

654

1393

檢修前

43.6

10.9

20.1

3.2

7.2

41.4

668

1424

檢修后

0

0.17

1.2

0.1

0.11

1.58

26

62

測(cè)試?yán)@組

正常時(shí)

色譜異常時(shí)

檢修后

高壓

0.1

1.5

0.1

中壓

0.1

1.75

0.1

低壓

0.61

1.7

0.1

停電檢修放油后的重點(diǎn)檢查項(xiàng)目是：繞組壓板、壓釘有無松動(dòng)，位置是否正常；鐵芯夾件是否碰主干式變壓器油箱頂部或油位計(jì)座套；有無金屬件懸浮高電位放電；臨近高電場(chǎng)的接地體有無高電位放電；引線和油箱升高座外殼距離是否符合要求，焊接是否良好㈠由箱內(nèi)壁的磁屏蔽絕緣有無過熱；申壓側(cè)分接開關(guān)接觸是否良好。

檢查中發(fā)現(xiàn)：中壓側(cè)油箱上的磁屏蔽板絕緣多塊脫落；中壓側(cè)B相引線靠近升高座處白布帶脫落且絕緣有輕微破損；B相分接開關(guān)操作桿與分接開關(guān)連接處有許多炭黑。

(2)原因分析。規(guī)程規(guī)定220kV干式變壓器20℃時(shí)tg8％不得大于0．8，且一般要求相對(duì)變化量不得大于30％，根據(jù)表3—14數(shù)據(jù)反映干式變壓器絕緣受潮.#p#分頁標(biāo)題#e#

按照GB7252--87《干式變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》推薦的三比值法：C2H2／C2H4=10，5／7=1．5；編碼為1;CH4／H2=21／32．6；0．644；編碼為0；C2H4/C2H6=7／3=2．33；編碼為1。組合編碼為1，0，1，對(duì)應(yīng)的故障性質(zhì)為主干式變壓器內(nèi)部有絕緣過熱或低能放電現(xiàn)象。

氫氣、乙炔含量高的可能原因：

1)主絕緣慢性受潮。主絕緣受潮后，絕緣材料含有氣泡，在高電壓強(qiáng)電場(chǎng)作用下將引起電暈而發(fā)生局部放電，從而產(chǎn)生Hz；在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，水和鐵的化學(xué)反應(yīng)也能產(chǎn)生大量的H2，使在在總烴含量中所占比重大。主絕緣受潮后，不但電導(dǎo)損耗增大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生夾層極化，因而介質(zhì)損耗大大增加。

2)磁屏蔽絕緣脫落后的影響。正常時(shí)，高、中壓繞組的漏磁通主要有三條路徑：一是經(jīng)高、中壓繞組一磁屏蔽板閉合；二是經(jīng)高、中壓繞組一油箱一高、中壓繞組閉合；三是經(jīng)高、中壓繞組一油箱一磁屏蔽板一高、中壓繞組閉合，并在箱殼和磁屏蔽板中感應(yīng)電勢(shì)。磁屏蔽板的絕緣脫落后，將使磁屏蔽一點(diǎn)或多點(diǎn)接地，從而形成感應(yīng)電流閉合回路導(dǎo)致發(fā)熱，如果絕緣脫落后，磁屏蔽板和箱殼的接觸不好，還有可能形成間隙放電或火花放電。

3)B相引線的白布帶脫落和絕緣有碰傷痕跡，可能發(fā)生對(duì)套管升高座放電。

4)中壓側(cè)B相分接開關(guān)與操動(dòng)桿接觸不良，可能會(huì)產(chǎn)生懸浮電位放電.干式變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部故障的原因往往不是單一的，在存在熱點(diǎn)的同時(shí)，有可能還存在著局部放電，而且熱點(diǎn)故障在不斷地發(fā)展成局部放電，由此又加劇了高溫過熱，形成惡性循環(huán)。

(3)處理。對(duì)B相引線絕緣加固，加強(qiáng)磁屏蔽絕緣，檢修調(diào)整分接開關(guān)，同時(shí)對(duì)主干式變壓器本體主絕緣加熱抽真空干燥。具體措施是用覆帶式加熱器在主干式變壓器底部加熱，主干式變壓器頂部及側(cè)面用硅酸鋁保溫材料保溫，主干式變壓器四周用尼龍布拉成圍屏，以保證主干式變壓器底部不通風(fēng)，以達(dá)到進(jìn)一步保溫的目的。加熱器加熱時(shí)，使主干式變壓器外壁溫度保持在60℃～70℃：左右，加熱72h后，采用負(fù)壓抽真空(抽真空時(shí)加熱不中斷)，抽真空后，繼續(xù)加熱24h，再抽真空，這樣反復(fù)3--4次以后，再做介質(zhì)損耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。同時(shí)，進(jìn)油時(shí)對(duì)油中氣體經(jīng)真空脫氣，色譜分析正常，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)全部合格，干式變壓器投入后運(yùn)行正常。