大型变压器异常及分析处理

来源:用户上传      作者: 蔡海斌 杨国锋 张博

　　【摘 要】目前我国500kV及以上大型变压器油色谱异常的情况比较少见，通过对大型变压器绝缘油色谱分析判断变压器故障类型，对变压器整体性能进行了阐述，为及时处理类似缺陷奠定基础。
　　 【关键词】变压器;油色谱
　　 0.前言
　　现就500KV沈东变电站 2号主变压器A相油色谱数据异常及处理情况进行详细的分析。2009年12月17日按照例行的色谱月检流程进行油色谱试验没有发现变压器油色谱数据异常现象。12月22日,2号主变压器油色谱在线监测装置发现A相变压器油中出现乙炔气体，含量为0.56μL/L，同时色谱在线监测装置发现油中CH4和C2H4的含量迅速增长，总烃值达到98.09μL/L。
　　通过油色谱在线监测装置检测和离线跟踪试验数据比对，确认该台变压器油中甲烷、乙烯、乙炔等特征气体持续、显著增长，内部存在故障；12月29日,油色谱分析试验显示乙炔气体含量1.339μL/L，总烃188.253μL/L，特征气体含量已超过规程规定的注意值。
　　 1.设备自然情况
　　沈东变电站2号主变压器于2009年9月2日投入系统运行，设备基础信息如下表：
　　 2.事故原因分析
　　对变压器气体异常情况进行分析，根据该台变压器的油色谱试验数据，分析认为：
　　2.1从色谱历史试验数据分析，该台变压器自投运开始，即出现甲烷、乙烷、乙烯等气体，并一直持续增长，且近期增长加快，说明该台变压器投运时即带病运行，且有加快趋势。
　　2.2根据试验结果，近期乙烯和总烃增长速度很快，乙炔虽然已接近1μL/L的注意值，但是综合分析，色谱数据异常原因主要考虑高温过热故障，乙炔气体的产生是高温过热故障的副产品，乙烯和总烃的增长是分析设备异常的主要判据。
　　2.3故障可能由如下原因引起：
　　2.3.1故障部位可能位于变压器内部非带电回路，如铁芯结构件、紧固螺栓等局部绝缘引起接触不良，或屏蔽线连接等部位存在接触不良引起的瞬时放电和局部过热。
　　2.3.2故障可能由于变压器内部主回路套管连接部位、分接开关引线部位连接不良引起。
　　2.3.3在变压器绕组内部及引出线等部位出现放电。
　　沈东变电站1号主变A相色谱试验成绩如下表：
　　 3.故障处理情况
　　在发现并确认2号主变A相油中出现甲烷、乙烯、乙炔等特征气体且含量持续增长后，公司采取了积极、主动、有效的应对措施。12月29日,油色谱试验报告显示乙炔气体含量1.339μL/L,总烃188.253μL/L，特征气体含量已超过规程规定的注意值。
　　3.1停电检查
　　沈东变电站2号主变压器停电后，技术人员对A相变压器套管拉杆进行了紧固，排除了由于拉杆紧固不到位引发故障的可能。
　　3.2绕组直流电阻试验
　　对变压器三相均进行了绕组直流电阻试验，通过三相试验数据比对，发现A相高压侧及中压侧对中性点直流电阻值较B、C相明显偏大，而高压侧对中压侧直流电阻值与B、C相无明显差异，初步怀疑变压器公共绕组至中性点套管间的线圈及引线存在问题，重点怀疑中性点套管下部连接可能存在异常。
　　3.3排油内检
　　沈东变电站2号主变A相进行排油内检。首先检查中性点套管下部接线部位紧固情况，用手摇动固定在接线盘端面的两根引线，发现一根紧固良好，另外一根引线松动，引线端子与接线盘端面有细小的楔形缝隙，最宽部位达到1mm；固定螺栓的螺帽与垫片间也有2mm的间隙，用内六角扳手紧固螺栓，发现螺栓已拧紧，但未能将引线端子与接线盘压紧；用手将引线移动后，可以看到引线松动得相当严重，有3mm缝隙；取下紧固螺栓及蝶形垫片，发现蝶形垫片正面有明显放电烧蚀痕迹、背面有明显烧伤炭黑；检查紧固螺栓根部，发现与蝶形垫片放电烧蚀对应位置的螺纹已烧伤损坏；其他部位检查未发现异常情况。
　　3.4故障处理
　　经厂家确认，故障点位置应使用M12×30mm规格螺栓，而实际使用的螺栓规格为M12×35mm，导致螺栓紧固后未能将引线端子与接线盘端面压紧，从而引发故障。经更换螺栓后，测量三相绕组直流电阻并比较后，确认A相试验合格，故障排除。
　　 4.故障原因及暴露的问题
　　4.1此次故障是一起典型的变压器内部紧固螺栓接触不良引起的高温过热型故障，与事前原因分析结论一致。根据内检结果，中性点下部压接引线接线端子与接线盘的螺栓紧固不良，造成局部高温过热，使得油中甲烷和乙烯气体含量明显增长，总烃含量急剧攀高；紧固螺栓的螺杆与蝶形垫片的间歇性小火花放电，导致乙炔含量逐渐增长。在这起故障中，乙炔的增长只是高温过热及小火花放电产生的副产品，乙烯与总烃数量的显著增长表征了故障性质是高温过热型故障。
　　4.2设备故障点的螺栓紧固工作是在工厂内装配完成，说明设备自投运时即带病运行，与事前分析一致。根据油色谱分析报告，该台变压器投运后14天开始出现甲烷、乙烯等气体，并逐渐增长，只是到20日增长速度开始加快，通过排油内检结果，也确定了故障点的螺栓装配工作是在工厂内完成，与现场安装无关，该设备自投运时即带病运行。
　　4.3设备故障是由于厂家车间装配工人误将M12×35mm螺栓用在了应使用M12×30mm螺栓的位置，在将螺栓紧固后未能检查引线与接线盘表面是否可靠接触、无松动，导致引线端子未压紧，在运行中由于接触不良导致高温过热和放电现象，油中产生甲烷、乙烯及乙炔等气体。
　　 5.结束语
　　综合分析，各类型的在线监测装置在原理上无太大差异，数据采集和分析能力应不会有较大差别，但若管理出现漏洞和使用不当，监测装置的作用就无法及时体现。另外，变压器故障分析不但要根据电气试验分析，还要利用实验室油色谱和油色谱在线监测装置互相配合来分析，以便及时发现缺陷并处理，从而把变压器的安全工作做的更好。■
　　
　　【参考文献】
　　［１］变压器油中气体分析诊断与故障检查.中国电力出版社.
　　［２］DL/T 722-2000变压器油中溶解气体分析与判断导则[S].
　　［３］DL/T 596-1996 电力设备预防性试验规程[S].

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