66kv变电站主变压器油色谱异常原因分析

来源:用户上传      作者: 郭铁军　梁晓亮　杨传轩

　　摘 要：对66kv主变压器存在的油色谱异常情况，主要表现在油中乙炔（C2H2）气体值超标情况进行了分析，查找了乙炔（C2H2）超标的原因，确认设备制造工艺不良、原发缺陷在多次短路电流冲击作用下扩大、线圈位移绑扎带开裂绝缘筒局部损害导致绝缘油间隙小火花放电并加剧，是引发乙炔相对产气量增加的主要原因，并提出改进措施。
　　关键词：66kv主变压器；乙炔（C2H2）气体值超标；短路冲击
　　1 缺陷发展经过
　　2010年6月份以来，某变电站2号主变油中乙炔组分含量最高达到4.66μL/L（2012年3月16日数据，规程要求不大于5μL/L），其它组分无异常变化。设备内部存在火花放电缺陷，按照1个月检测周期连续监测无明显变化。2012年10月10日，试验人员对2号主变进行油色谱跟踪分析时发现，乙炔组分突增，超过规程注意值达到11.96μL/L，较上次数据有明显增长，相对产气速率达到204%/月（规程要求不大于10%/月），诊断认为该设备内部存在的火花放电缺陷快速发展，容易发展到大能量的电弧放电，对设备停运检查。
　　2 设备基本资料
　　3 试验数据分析及故障诊断
　　3.1 色谱数据分析
　　公司色谱专业人员自2010年6月份开始，一直对2号主变进行色谱异常监测，坚持监测周期不超过1个月。2012年10月10日，发现乙炔组分突增，相对产气速率达到204%/月，证明设备内部缺陷快速向严重故障发展。
　　分析色谱数据，认为该设备一直存在火花放电缺陷，油中溶解气体乙炔含量占总烃主要成分，氢气含量较低与乙炔含量处于同一数量级，并且火花放电故障部位未发生在主要的导电回路内。同时，根据某电科院模拟试验结论，认为2号主变设备内部存在的火花放电缺陷发展经历了两个主要阶段，2012年9月11日以前，为火花放电平稳期，设备内部缺陷持续存在但未突变发展或消除，设备状态可控，采取缩短色谱监测周期即可；9月11日以后某个时间，设备受到外因影响或火花放电完成量变到质变的积累，火花放电缺陷表现为突变发展，进入火花放电恶化期。
　　3.2 局部放电试验数据分析
　　2号主变油色谱数据乙炔含量异常突变发生后，按照专家意见，对其进行了局部放电试验。试验数据见表1。
　　3.3 故障诊断
　　4 设备解体情况
　　2012年10月24日，该设备运输到某变压器公司装配厂房内进行设备解体。
　　4.1 吊芯检查情况
　　2012年10月24日，对2号主变进行了首次吊芯检查。检查过程中发现A、B相之间铁芯一处拉带断裂，器身每相的上部绝缘端圈的垫块都有多处脱落，尤其B相线圈变形较为严重，发生明显位移、小角度倾斜，压钉外移、铁芯绑扎带开裂，与局放检测B相局放量最大相吻合。
　　资料显示，该变压器在2012年3月至7月之间就受到11次短路冲击，变压器运行环境较差，容易因出口短路，引发设备故障。
　　4.2 器身拆解检查
　　2012年11月1日，技术人员对器身进行了彻底拆解，将高、低、调压绕组及其绝缘全部从铁芯上拔出，重点检查以下项目：高压绕组及其匝绝缘；低压绕组及其匝绝缘；调压绕组及其匝绝缘；高-低压绕组间绝缘；高-调压绕组间绝缘围屏、油隙撑条、角环；低压-铁芯绕组间绝缘围屏、油隙撑条；所有器身绝缘；高压绕组稳定情况；低压绕组稳定情况；调压绕组稳定情况；铁芯内侧情况。
　　通过检查，未发现任何部件有放电痕迹，但在检查过程中却发现主变有下列主要缺陷：
　　（1）低压绕组a、b相上端2-3匝线已发生向上的轴向位移10-100mm，已无法恢复；（2）三个低压绕组撑条向左倾斜；（3）三个高压绕组撑条向右倾斜。个别线段已出现辐向失稳，已无法恢复；（4）所有绕组所使用的内径绝缘筒材质为胶质材料，在过电压冲击下极易发生放电；且高、低压绝缘筒已有不同程度的开裂；（5）铁芯外径侧围有聚酯薄膜，易产生爬电；（6）三相铁芯柱外表面已有大面积锈蚀；（7）高低压撑条已脱离绕组垫块及线段。
　　综上，虽然没有找到火花放电部位及放电痕迹，但却发现了主变绕组、铁芯等主要部件已经存在严重缺陷，尤其B相绕组，这些缺陷已无法恢复只能对主变进行重新制造。
　　4.3 原因分析
　　4.3.1 局部放电量不合格的原因。在2号主变局部放电测量时，高压侧三相绕组局放量不合格，尤其B相绕组局部放电量最大，远高于A、C相绕组的局放量。解体检查发现的，垫块松动、脱落、线圈变形、铁芯绑扎带开裂、绝缘筒开裂等情况都会导致局部场强集中、畸变导致局放量不合格，其中B相绕组线圈变形最为严重，压钉外移、铁芯绑扎带开裂的情况很好地解释了该相绕组局放量最大的原因。
　　4.3.2 未找到明显放电部位及痕迹的原因
　　（1）导电回路上的较强火花间隙放电，是出现明显放电痕迹的充分但不必要条件。没有明显放电痕迹，说明火花放电没有发生在导电回路之中。按照火花放电模型模拟的情况来看，推测油隙在1mm及以下的短间隙时，才有可能在相应部件上遗留放电痕迹。（2）对于2号主变，造成火花放电的原因有多种可能：绝缘垫块松动脱落导致垫块的悬浮电位产生；高、低压绝缘筒已有不同程度的开裂造成绝缘筒上面分布许多油隙，容易产生悬浮电位，发生火花放电等。
　　4.3.3 器身拆解发现诸多缺陷原因分析
　　（1）器身拆解发现了诸多严重缺陷，分析认为，该设备多次经受短路冲击和过电压，电动力导致绝缘垫块松动脱落，拉带断裂等情况出现。（2）2006年投运四年后开始设备内部就存在一定量的乙炔组分，证明火花放电的缺陷不断持续，直到量变到质变或受到外界影响承受不住时，缺陷突然恶化，最终将导致设备的严重故障。
　　5 结束语
　　5.1 设备制造工艺不良。铁芯外侧围有聚酯薄膜，易产生爬电；变压器油为石蜡基；有载分接开关为老式的非智能机构；引线支架为硬杂木材料，强度较低。
　　5.2 该设备经受多次短路冲击或过电压。主变经受短路冲击或过电压造成绝缘垫块松动，撑条移位，线匝位移、压钉突起等情况，直接导致了局部放电试验不合格。
　　6 措施及建议
　　6.1 增强色谱试验装备、加大人员的投入，做好油色谱异常设备的技术监督工作，在色谱出现异常时应适当缩短检测周期，及时掌握异常设备缺陷发展状态。
　　6.2 变压器发生出口短路后，应及时安排色谱测试，一旦发现油色谱出现异常应及时采取措施。
　　6.3 对经常发生出口短路的主变设备进行统计，有条件时进行抗短路能力评估，必要时进行局部放电试验检查。
　　参考文献
　　[1]高景林.变压器油色谱在线监测几个问题的探讨，2011-11-15.
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