一台220kV主变故障状况-分析与处理

一台220kV主变故障状况\\分析与处理

摘 要本文介绍了220kV峡山变#1主变由预试时发现问题、故障分析与查找、返厂大修处理直至确定故障已消除的过程，强调了色谱分析的重要性及故障分析判断时与高压试验等专业结合进行综合分析判断的必要性。

关键词 变压器 色谱分析 夹件多点接地 返厂大修

1故障情况概述

220kV峡山变#1主变型号为SFPS9-120000/220，1998年4月由衡阳变压器厂生产（出厂编号：S980430），由湖南省水电安装公司安装，于1998年6月投入运行。2000年预防性试验中发现该主变铁心夹件多点接地，夹件绝缘电阻为零。2000/5/31对其进行色谱分析，总烃为134.3uL/L，较1999/8/30色谱分析总烃23.1uL/L有大辐增长。3个月后对其进行跟踪分析，总烃达到150.6uL/L，超过注意值。其后多次进行色谱跟踪分析，其总烃逐步缓慢增长，2001年底达到219.42uL/L。随后几年直到2005/6/17其总烃一直处于平稳状态，基本保持在220uL/L左右。2005/10/11色谱分析总烃为259.38uL/L,相比2005/6/17的210.74uL/L在不到5个月的时间内增加近50uL/L，增长较显著，并在2006/1/11达到271.83uL/L。2006/6/27其总烃突增至508.93uL/L，并仍在不断增长，2006/10/26达到588.67ul/L。2006年11月对该主变进行了现场吊罩大修，大修过程中更换了所有密封件，对阀门进行了更换，但由于器身重达87吨，无法现场起吊，故夹件接地现象无法消除。复电后，2006/11/13进行色谱分析，因经过滤油脱气处理，总烃为12.32uL/L。一个月后2006/12/4分析总烃又增至247.36uL/L且有少量乙炔，除故障未消除的原因外也不排除原来吸附在铁芯、固体绝缘中的组分释放出来的因素影响。其后每月进行一次色谱跟踪分析，乙炔逐步减少直至为0，而总烃仍在逐步增长，2007/6/25达到326.59ul/L。2007年7月实测其夹件接地引线电流为1.8A，于是在其夹件接地引线中串入四只240Ω、150W的限流电阻，其后几个月直至2007/12/4，其总烃稳定在280uL/L左右。2007/12/26其总烃突增至400.61uL/L且稳定在400uL/L直至2008/4/24。随后其总烃开始加快增长，特别是2008/7/28至2008/8/22由479.59uL/L增至685.47uL/L，相对产气速率达到142.3%。2008/9/3色谱分析总烃为716.26uL/L，同时总样至省试验院（现电科院）进行色谱比对试验，检测总烃为733.3uL/L。其后每周进行色谱跟踪分析，总烃一直维持在710uL/L左右，直至2008年10月返厂大修。

表1 220kV峡山变#1主变投运至返厂大修前色谱数据(单位：uL/L)

2故障原因分析

2.1根据油化检测结果分析故障原因

2.1.1 H2含量一直低于150uL/L的注意值，数据稳定，可排除绝缘油或本体固体绝缘受潮可能。

2.1.2 其C2H2含量基本为零，数据较稳定，可排除电性故障的可能。

2.1.3 CO/CO2比值介于IEC导则规定的0.09到0.33之间，油中CO、CO2含量均无明显突增现象，说明无纤维绝缘分解故障。

2.1.4 总烃中特征气体以乙烯、甲烷为主，属于热性故障，对2008年数据用三比值法对其进行分析，编码为022，是700℃以上的高温过热性故障。过热点归结为（1）导电回路过热故障；（2）磁路过热；（3）油道堵塞三种情况。

2.2电气高压试验结果分析

2.2.1主变三侧直流电阻平衡且最近三次试验结果基本一致，可排除绕组因接触不良、压力不够而松动或断开造成的发热可能；

2.2.2油介损数据为2.071%，小于规程规定值4%，排除油劣化的可能；

2.2.3历年来其他试验项目如介损、变比、极化指数、线圈泄流等数据均合格，变化不明显，可排除主绝缘故障；

2.2.4自投运以来，摇测夹件对地绝缘均为零。2000年曾用电力电容器对其进行过冲击，但没有效果。由此应确定是下夹件多点接地，使变压器在运行过程中磁路系统出现故障环流，导致磁回路过热并且继续在发展，是造成总烃不稳定的主要原因。

2.3 其他原因

根据运行提供的情况，主变冷却器按运行要求是每月三日进行切换,两组运行一组辅助一组备用，潜油泵一直开启，总烃值较快地增长是否与潜油泵开启后其轴存在严重摩擦导致油中过热产生总烃组分增长有关还待核实。

3返厂期间故障原因查找与分析

1、对#4潜油泵的检查：从潜油泵运行的记录来看，#4潜油泵的投运直接影响总烃的增长，2009/3/7对#4潜油泵进行了解体，潜油泵不偏心、转子与转子罩间无磨损现场，说明潜油泵完好。不是潜油泵引起总烃增长。

2、用于拉紧铁芯两侧的夹件有5块横梁。它们之间没有设计成绝缘，夹件铁轭间也没有设计成绝缘，从而引成涡流通道，但这不是引起总烃超标的主要原因。（这部分涡流较小）

3、对固定器身的螺栓进行检查：发现下夹件上6个孔与箱底的6个螺栓不能对中。螺栓与夹件距离仅5mm，如吊装时不注意容易导致夹件接地，运行后如杂物堆积此处出会造成夹件接地。这是主要原因之一。

图一：因距离不够，工作人员正在给螺栓与夹件间装设绝缘板

4、对底部使用橡胶垫与绝缘纸垫结构进行检查。使用橡胶垫的好处在于运输过程中能防震，但是橡胶在运行状态下会逐渐老化，在器身重力作用下，胶垫凹陷，而边缘突起，油泥、铁锈、杂物容易在此堆积，易造下夹件接地，形成涡流回路从而导致总烃超标。经试验橡胶垫已丧失绝缘。这也是主要原因。

图二：纸板与橡胶垫之间的杂物

图三：受器身重力，橡胶垫边缘翻转现象

4厂家处理过程及试验

1、处理顺序：

（1）由于造成夹件接地现象的主要原因是在下夹件，故吊芯对器身清洁后，决定煤油干燥。

（2）器身干燥：器身干燥的时间为6天，采用煤油气相干燥，烘箱内没有其它变压器。干燥后围屏如同新的，不含油质。

（3）组装：检查并紧固所有的螺栓后，①处理底部绝缘，更换了底部绝缘纸板，不再使用橡皮垫；②用绝缘纸板垫在底部螺栓与夹件间，使底部螺栓与夹

件难以连接；③对器身用吸尘器进行灰尘与异物的处理，确保器身清洁；④进一步真空干燥；⑤注油并检查整体密封情况；⑥静放48小时后进行试验。

2、试验情况：

针对变压器下夹件接地缺陷，最主要的试验项目长期空载和局放试验能有效反映出厂家的处理水平。

首先，对变压器进行常规试验，所有项目均合格；接着进行12小时长期空载试验，在变压器装全部散热装置开启的情况下，从低压侧施加额定频率的1.1倍额定电压，空载运行12小时。空载试验前后色谱分析结果无明显变化，空载性能无明显变化；最后进行变压器局放试验，采用长时间感应耐压，从低压侧加电压，高压侧感应出高压，并分阶段测量局放量。在最高电压下（1.5Um√3的电压），持续时间30s时的视在放电量为：220KV侧A、B、C三相为180pc、110KV侧A、B、C三相为200pc,无明显放电信号。

从试验的结果来看，判定厂家已处理到位、合格、可以出厂投运。

5投运后色谱分析情况

该主变返厂大修后投运，我们严格按规程规定对其进行色谱跟踪分析，总烃含量缓慢增长。在2009/3/17至2009/7/8总烃由3.38uL/L增至75.45uL/L，鉴于该情况，为保证设备的安全正常运行，我们在2009年高温高负荷期间多次进行色谱跟踪分析，总烃均无明显变化，故此次总烃含量的突然增加应为原吸附在铁芯和固体绝缘中的组分随着环境温度升高、负荷加重等原因释放至油中所致。在2009年完成下半年的色谱分析后，我们将对该主变的分析工作转入正常周期阶段。从返厂大修后至今数据看来，其总烃含量增长较平缓，数据较稳定，应可确定该主变夹件多点接地故障已消除。

表2 220kV峡山变#1主变返厂大修后至今色谱数据

6结语

在该主变由高压试验发现问题后，通过色谱分析来验证故障并掌握其发展情况、多次处理后判断其处理效果直至返厂大修后确定故障是否已消除的过程中，我们可以看到，色谱分析作为一种行之有效的带电监测手段对变压器内部潜伏性故障的分析判断起到了不可替代的作用。作为化学技术监督者，我们应密切掌握电气设备运行情况，对有故障的设备应结合其他专业试验结果进行综合分析

判断，以严谨的态度对待每一次试验，为电气设备的安全运行担负起我们应尽的责任。

参考资料： 1、《220kV峡山变#1主变大修方案》岳阳电业局生产技术部 2、《峡山变#1主变返厂监造报告》

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。