電力干式變壓器的(de)故(gu)障(zhang)分析與診(zhen)斷(duan)(三(san))

較好(hao)節短路故障(zhang)案例

一、老廠主變壓器(qi)繞組變形引起多次過流重(zhong)合閘動作(zuo)

(1)案(an)例。我廠老廠# 7機組(zu)(zu)31.5MVA、110kV干式(shi)(shi)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(SFS Z8-31500/110)發生(sheng)短(duan)(duan)路事故，重(zhong)瓦斯(si)保護動作，主變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)三側(ce)開關跳閘(zha)。返廠檢查(cha)后，發現(xian)C相高壓(ya)(ya)繞(rao)組(zu)(zu)不合組(zu)(zu)，C相電壓(ya)(ya)繞(rao)組(zu)(zu)嚴重(zhong)變(bian)形，線夾斷裂，造(zao)成(cheng)中低壓(ya)(ya)繞(rao)組(zu)(zu)短(duan)(duan)路；兩股C相低壓(ya)(ya)繞(rao)組(zu)(zu)燒(shao)壞；b相低壓(ya)(ya)、中壓(ya)(ya)繞(rao)組(zu)(zu)變(bian)形嚴重(zhong)；許(xu)多細銅珠和銅粉(fen)散(san)落(luo)在(zai)所有繞(rao)組(zu)(zu)的(de)匝間(jian)。上(shang)鐵(tie)芯和干式(shi)(shi)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)底座上(shang)有銹跡(ji)。

事(shi)故(gu)發生當天有雷雨(yu)。事(shi)故(gu)發生前，10kV和(he)35kV側線路多次發生單相接(jie)地。13: 40進行(xing)35kV側流(liu)運(yun)行(xing)，重合成(cheng)功；18時(shi)44分，35kV側再次潮流(liu)重合，同時(shi)主變(bian)重瓦斯保(bao)護跳開主變(bian)三側開關。據調查(cha)，離35kV變(bian)電(dian)(dian)站不遠的B、C之間有放(fang)電(dian)(dian)燒損痕跡。

(2)原因分(fen)析。根據家標準gbl094.5—ri5，110kV干(gan)式(shi)電(dian)力變(bian)壓(ya)器的(de)短路視(shi)在容量為(wei)800MVA，能承受的(de)較(jiao)大不對稱短路電(dian)流系(xi)數約(yue)為(wei)2.55。干(gan)式(shi)變(bian)壓(ya)器運行模式(shi)下：

電(dian)網(wang)較大運行方式下(xia)110kV三相(xiang)出口短路(lu)的(de)短路(lu)容量為(wei)1844MVA；

35kV三相出口(kou)短路365MVA；

10kV三相出口短路(lu)225.5MVA；

事(shi)(shi)故(gu)發(fa)生時(shi)，實際短路(lu)容量仍小(xiao)于上(shang)述值。根(gen)據(ju)這一計算，干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)器(qi)應能(neng)承受短路(lu)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)。事(shi)(shi)故(gu)發(fa)生時(shi)損(sun)壞的(de)干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)器(qi)與另一臺(tai)31500/110干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)器(qi)并聯運行，遭受同樣(yang)的(de)短路(lu)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)，但另一臺(tai)干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)器(qi)未損(sun)壞。因此(ci)，事(shi)(shi)故(gu)分析(xi)認為，干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)B相和C相繞組在電動勢的(de)作(zuo)用下嚴(yan)重變(bian)形(xing)和燒毀(hui)，因為干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)器(qi)存在以下問題：

1)干式變壓(ya)器(qi)繞(rao)組(zu)(zu)松動(dong)。高壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)徑向(xiang)(xiang)可用手搖動(dong)約(yue)5毫米(mi)。從(cong)理論分析可以看出，短路電(dian)流(liu)產生的(de)(de)電(dian)動(dong)力(li)(li)(li)(li)(li)可以分為徑向(xiang)(xiang)力(li)(li)(li)(li)(li)和(he)軸向(xiang)(xiang)力(li)(li)(li)(li)(li)。外高壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)上的(de)(de)徑向(xiang)(xiang)電(dian)磁(ci)力(li)(li)(li)(li)(li)從(cong)內層向(xiang)(xiang)外層線性(xing)減小，較(jiao)內層上的(de)(de)徑向(xiang)(xiang)電(dian)磁(ci)力(li)(li)(li)(li)(li)較(jiao)大，是繞(rao)組(zu)(zu)上平(ping)均(jun)周向(xiang)(xiang)力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)兩倍。當繞(rao)組(zu)(zu)纏繞(rao)緊密時(shi)，一(yi)部(bu)分力(li)(li)(li)(li)(li)傳遞到外層，導致內層的(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)趨于減小，而(er)外層的(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)導致增大，內應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)關系使導線上的(de)(de)力(li)(li)(li)(li)(li)趨于平(ping)衡(heng)。內部(bu)中壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)受力(li)(li)(li)(li)(li)方(fang)向(xiang)(xiang)相反，但七(qi)種(zhong)應(ying)用的(de)(de)原理和(he)要求都(dou)是一(yi)致的(de)(de)。如果繞(rao)組(zu)(zu)松動(dong)，將不會起到平(ping)衡(heng)作用，從(cong)而(er)降(jiang)低干式變壓(ya)器(qi)抵(di)抗(kang)短路充電(dian)的(de)(de)能力(li)(li)(li)(li)(li)。

外(wai)高壓(ya)繞(rao)(rao)組的徑向(xiang)(xiang)電(dian)動勢是(shi)(shi)使(shi)繞(rao)(rao)組線徑向(xiang)(xiang)向(xiang)(xiang)外(wai)膨脹(zhang)，受(shou)到拉力，看起來向(xiang)(xiang)外(wai)擴展(zhan)；內(nei)中壓(ya)繞(rao)(rao)組上的徑向(xiang)(xiang)電(dian)動勢是(shi)(shi)徑向(xiang)(xiang)向(xiang)(xiang)內(nei)壓(ya)縮繞(rao)(rao)組導線，是(shi)(shi)壓(ya)力，表現(xian)為向(xiang)(xiang)內(nei)擠壓(ya)。這(zhe)與干式變(bian)壓(ya)器B、C相高、中壓(ya)繞(rao)(rao)組事故結(jie)果(guo)一(yi)致。

2)用吊蓋檢查后，發(fa)現干式變壓器撐條不(bu)(bu)規則，移(yi)位，墊塊松動。這大大降低(di)了內部中(zhong)壓繞組(zu)承受徑向(xiang)(xiang)力和軸向(xiang)(xiang)力的(de)能力，并降低(di)了繞組(zu)的(de)穩(wen)定性(xing)。根據事故中(zhong)C相電壓繞組(zu)的(de)徑向(xiang)(xiang)不(bu)(bu)穩(wen)定和向(xiang)(xiang)內彎曲，可(ke)以(yi)考慮適(shi)當增加支撐數量，以(yi)減小(xiao)導(dao)體上(shang)的(de)徑向(xiang)(xiang)彎曲應力。 #p#分頁標題(ti)#e#

3)強度

2)制造工藝可(ke)以(yi)從加強徑向(xiang)和軸向(xiang)強度(du)兩個(ge)方(fang)面進(jin)行。主要(yao)措施如下：用女子繞(rao)線(xian)機纏繞(rao)，用先進(jin)的(de)自動(dong)張緊裝置(zhi)纏繞(rao)；牢固支撐(cheng)繞(rao)組與鐵芯(xin)之間的(de)定位，采用整(zheng)(zheng)體生產包裝方(fang)式；采用墊塊(kuai)預致密化(hua)處理和纏繞(rao)恒壓干燥方(fang)法；整(zheng)(zheng)個(ge)繞(rao)組保證了高一致性和結(jie)構完整(zheng)(zheng)性；加強繞(rao)組端部(bu)的(de)絕緣；確保鐵軛和卡箍(gu)緊固。

3)加強大(da)中型干(gan)式變(bian)壓(ya)(ya)器的(de)質量監(jian)督管理，訂貨(huo)協(xie)議應強調型式試驗(yan)中對中小容(rong)量干(gan)式變(bian)壓(ya)(ya)器的(de)突然(ran)短路試驗(yan)，以及(ji)對大(da)型干(gan)式變(bian)壓(ya)(ya)器的(de)簡化型式試驗(yan)，以提(ti)高干(gan)式變(bian)壓(ya)(ya)器的(de)短路電阻，同(tong)時加強變(bian)電站10kV和35kV系統(tong)的(de)維(wei)護，以降(jiang)低干(gan)式變(bian)壓(ya)(ya)器在出口發生(sheng)短路沖(chong)擊的(de)概率(lv)。

第二(er)節過熱(re)故障案例

一、新(xin)廠區(qu)# 3機組干式變壓器絕(jue)緣受(shou)潮過熱

(1)案例。在我廠(chang)# 3機(ji)組(zu)200MVA和(he)220kV主變(bian)(bian)壓器(SFP 7-240000/220)定(ding)期油色譜分析中，發現(xian)氫氣(qi)和(he)乙(yi)炔(gui)含(han)(han)量有增加(jia)的趨勢。經跟(gen)蹤監測，氫氣(qi)含(han)(han)量為30.1uL，乙(yi)炔(gui)含(han)(han)量為5.2 ul/L，已超過正常注意值(zhi)。兩天后停電維(wei)修。檢修前(qian)氫含(han)(han)量達(da)到43.6 UL/升(sheng)，乙(yi)炔(gui)含(han)(han)量達(da)到10.9 UL/升(sheng)，色譜變(bian)(bian)化(hua)(hua)見(jian)(jian)表3-13，絕緣介質損(sun)耗的tgs%%變(bian)(bian)化(hua)(hua)見(jian)(jian)表3-14。

表(biao)3-13色譜測試數據UL/升(sheng)

氫

乙炔

甲烷

乙烷

乙烯

總數

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

測試繞組

正常時

色譜異常時

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(ting)電(dian)(dian)檢(jian)(jian)修放油后的(de)重(zhong)點檢(jian)(jian)查項目是(shi)(shi)(shi)(shi)：繞組(zu)壓(ya)板、壓(ya)釘(ding)有(you)無松(song)動，位(wei)(wei)置(zhi)是(shi)(shi)(shi)(shi)否正(zheng)常(chang)；鐵芯夾件(jian)是(shi)(shi)(shi)(shi)否碰主干式變(bian)壓(ya)器油箱(xiang)頂部或(huo)油位(wei)(wei)計座套；有(you)無金屬件(jian)懸浮高電(dian)(dian)位(wei)(wei)放電(dian)(dian)；臨近高電(dian)(dian)場的(de)接地體有(you)無高電(dian)(dian)位(wei)(wei)放電(dian)(dian)；引線和油箱(xiang)升高座外殼距離是(shi)(shi)(shi)(shi)否符合(he)要求，焊接是(shi)(shi)(shi)(shi)否良好㈠由(you)箱(xiang)內壁的(de)磁屏(ping)蔽(bi)絕緣有(you)無過熱(re)；申壓(ya)側分接開(kai)關接觸是(shi)(shi)(shi)(shi)否良好。

檢查中(zhong)發現(xian)：中(zhong)壓側油(you)箱上的磁屏(ping)蔽板絕緣(yuan)多塊脫落；中(zhong)壓側B相引線(xian)靠近升高座處(chu)白布帶脫落且絕緣(yuan)有(you)輕(qing)微破損；B相分(fen)接開(kai)關(guan)操作桿與分(fen)接開(kai)關(guan)連(lian)接處(chu)有(you)許(xu)多炭(tan)黑。

(2)原因分(fen)(fen)析。規程規定220kV干式變(bian)壓器20℃時(shi)tg8％不得大于0．8，且一般(ban)要求(qiu)相對變(bian)化量不得大于30％，根據(ju)表3—14數據(ju)反映干式變(bian)壓器絕緣受(shou)潮.#p#分(fen)(fen)頁標題#e#

按照GB7252--87《干式(shi)變(bian)壓器油(you)中溶解氣體分(fen)析和判(pan)斷導(dao)則》推薦的三比值法：C2H2／C2H4=10，5／7=1．5；編(bian)(bian)碼(ma)(ma)為(wei)(wei)1;CH4／H2=21／32．6；0．644；編(bian)(bian)碼(ma)(ma)為(wei)(wei)0；C2H4/C2H6=7／3=2．33；編(bian)(bian)碼(ma)(ma)為(wei)(wei)1。組合編(bian)(bian)碼(ma)(ma)為(wei)(wei)1，0，1，對應的故(gu)障性質為(wei)(wei)主(zhu)干式(shi)變(bian)壓器內部(bu)有絕緣(yuan)過(guo)熱或(huo)低(di)能放(fang)電現象。

氫(qing)氣、乙炔含量高的可能(neng)原因：

1)主絕(jue)(jue)緣慢性(xing)受潮。主絕(jue)(jue)緣受潮后，絕(jue)(jue)緣材料含有氣泡，在(zai)高電(dian)(dian)(dian)壓強(qiang)電(dian)(dian)(dian)場作用(yong)下將引起電(dian)(dian)(dian)暈而發生(sheng)局部(bu)放電(dian)(dian)(dian)，從(cong)而產(chan)生(sheng)Hz；在(zai)高電(dian)(dian)(dian)場強(qiang)度作用(yong)下，水和鐵的化學(xue)反(fan)應也能產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)(liang)的H2，使在(zai)在(zai)總烴含量(liang)(liang)中所占比重大(da)。主絕(jue)(jue)緣受潮后，不但電(dian)(dian)(dian)導損耗增大(da)，同時還會產(chan)生(sheng)夾層極(ji)化，因而介質損耗大(da)大(da)增加。

2)磁(ci)(ci)(ci)屏(ping)蔽(bi)絕(jue)緣(yuan)(yuan)脫(tuo)落后的影響(xiang)。正(zheng)常時，高(gao)(gao)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)的漏磁(ci)(ci)(ci)通(tong)主要有三(san)條路徑(jing)：一(yi)是(shi)經高(gao)(gao)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)一(yi)磁(ci)(ci)(ci)屏(ping)蔽(bi)板閉(bi)合(he)；二是(shi)經高(gao)(gao)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)一(yi)油(you)箱(xiang)一(yi)高(gao)(gao)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)閉(bi)合(he)；三(san)是(shi)經高(gao)(gao)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)一(yi)油(you)箱(xiang)一(yi)磁(ci)(ci)(ci)屏(ping)蔽(bi)板一(yi)高(gao)(gao)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)繞(rao)組(zu)(zu)閉(bi)合(he)，并在箱(xiang)殼(ke)和磁(ci)(ci)(ci)屏(ping)蔽(bi)板中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)感(gan)應(ying)電勢。磁(ci)(ci)(ci)屏(ping)蔽(bi)板的絕(jue)緣(yuan)(yuan)脫(tuo)落后，將使磁(ci)(ci)(ci)屏(ping)蔽(bi)一(yi)點或多點接(jie)地，從而形(xing)成感(gan)應(ying)電流閉(bi)合(he)回路導致發熱，如果絕(jue)緣(yuan)(yuan)脫(tuo)落后，磁(ci)(ci)(ci)屏(ping)蔽(bi)板和箱(xiang)殼(ke)的接(jie)觸不好，還有可能形(xing)成間隙放(fang)電或火花放(fang)電。

3)B相引線的白布帶脫落(luo)和絕緣有(you)碰傷痕跡(ji)，可能發生對套管升高座放(fang)電。

4)中壓(ya)側B相(xiang)分接(jie)開關與操(cao)動(dong)桿接(jie)觸不(bu)良，可(ke)能會產生懸浮電(dian)位放電(dian).干式變壓(ya)器運(yun)行時(shi)出現內部故障(zhang)的(de)(de)原因往往不(bu)是單(dan)一的(de)(de)，在存在熱點的(de)(de)同時(shi)，有(you)可(ke)能還存在著(zhu)局部放電(dian)，而(er)且熱點故障(zhang)在不(bu)斷地發(fa)展成局部放電(dian)，由此(ci)又(you)加劇了高溫過熱，形成惡性循環。

(3)處理。對B相引(yin)線(xian)絕緣(yuan)加(jia)(jia)固，加(jia)(jia)強磁(ci)屏蔽絕緣(yuan)，檢修調整分(fen)接開關(guan)，同時(shi)對主干(gan)(gan)式(shi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)本體(ti)(ti)主絕緣(yuan)加(jia)(jia)熱抽(chou)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)干(gan)(gan)燥。具體(ti)(ti)措施(shi)是用(yong)(yong)覆帶式(shi)加(jia)(jia)熱器(qi)在主干(gan)(gan)式(shi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)底部加(jia)(jia)熱，主干(gan)(gan)式(shi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)頂部及側面用(yong)(yong)硅酸鋁保溫(wen)材料保溫(wen)，主干(gan)(gan)式(shi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)四周(zhou)用(yong)(yong)尼(ni)龍布(bu)拉成圍屏，以(yi)保證主干(gan)(gan)式(shi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)底部不通風，以(yi)達(da)到進一步保溫(wen)的目的。加(jia)(jia)熱器(qi)加(jia)(jia)熱時(shi)，使主干(gan)(gan)式(shi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)外壁溫(wen)度(du)保持在60℃～70℃：左右，加(jia)(jia)熱72h后(hou)，采用(yong)(yong)負壓(ya)(ya)(ya)抽(chou)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)(抽(chou)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)時(shi)加(jia)(jia)熱不中斷)，抽(chou)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)后(hou)，繼續加(jia)(jia)熱24h，再(zai)抽(chou)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)，這(zhe)樣反復3--4次以(yi)后(hou)，再(zai)做介質損耗試驗，試驗結果(guo)合格。同時(shi)，進油時(shi)對油中氣體(ti)(ti)經真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)脫氣，色譜分(fen)析正(zheng)(zheng)常(chang)，各項(xiang)試驗數據全部合格，干(gan)(gan)式(shi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)投入后(hou)運(yun)行正(zheng)(zheng)常(chang)。