换流变压器故障的分析与处理

刘 旸，赵义松，张军如

(辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

换流变压器是直流输电系统中的重要设备，也是交、直流输电系统联接两端换流站和逆变站的核心设备，其运行可靠性直接影响整个系统的安全运行。为满足工况要求，换流变压器内部要承受交直流电场的共同作用，绝缘结构远比电力变压器复杂，对安全运行提出了更高要求。

1 故障情况

2012年6月28日，某换流站极Ⅰ直流过流保护、阀直流差动保护跳闸，极Ⅰ直流系统闭锁。由故障录波屏可见，故障发生时刻Y桥2、3阀导通，故障后B、C相电流一直在增大，换流阀示意图如图1所示。初步判断可能是B相或C相换流变压器 (型号为ZZDFPZ－297600/500，接线组别Ii0，2009年出厂)产生接地故障。

2 故障查找与定位

如图1所示，若C相接地，故障电流必须通过逆变站再经过C相的接地流回换流变压器，IDNC将没有电流或故障电流不会很大，因此，判断B相接地，由于3阀导通，初步判断故障点在换流变Y/Y B相至OTA IDP之间及IDP靠近阀塔的区域。

图1 换流阀示意图

现场通过工业电视系统录像检查阀厅设备故障前和故障时运行情况，发现在极Ⅰ闭锁瞬间，极ⅠY/Y B相换流变2.1套管距接头1/3处有瞬间放电，现场检查2.1套管本体及伞群，没有发现套管有明显放电痕迹。

3 现场试验情况

对套管主绝缘和末屏绝缘进行测试，主绝缘为44.7 MΩ，末屏绝缘为30 MΩ，二者标准值大于1 000 MΩ，表明套管内部发生击穿，绝缘完全损坏，已不能正常使用。

电容量测试结果如表1所示，在500 V和1 000 V试验电压下，数值与2011年相比相差很大，1 500 V已无法施加电压，表明套管绝缘已严重破坏。

表1 电容量、介损测试结果

对套管进行SF6分解物测试，气体从仪器排气口流出，出现浓重的臭鸡蛋气味，表明套管中SF6气体已分解，不能继续使用。

为检查套管放电是否对换流变绕组造成影响，运用频率响应法对换流变及其它3台同型号换流变进行绕组变形试验，试验接线图如图2所示。

低频段 (1～100 kHz)的波峰或波谷发生明显变化，频响曲线重合度差，预示绕组电感改变，可能存在匝间或饼间短路。中频段 (100～600 kHz)预示绕组发生扭曲鼓包等局部变形现象。高频段 (大于600 kHz)预示绕组对地电容发生改变，可能存在绕组整体位移或引线位移等情况。频响曲线如图3所示，由图3可见，故障换流变的阀侧与网侧绕组频响特性曲线与交接试验曲线重合度较好，判断绕组未发生变形。

为进一步确定换流变压器绕组绝缘是否损坏及损坏程度，在厂家更换套管后进行了长时感应电压试验带局部放电测量，低压侧加压，高压端对地电压为，视在放电量测量结果如表2所示。换流变在1.5倍系统对地最高相电压下网侧和阀侧视在放电量均小于500 pC，证明绕组绝缘未发生损坏。

表2 长时感应电压试验带局部放电测量结果

通过以上分析与试验可见，套管放电是由于个别产品结构不良引起的，其它换流变未发生相似故障，因此，不属于设计缺陷。由于保护动作及时，单相对地放电未对换流变压器本体绝缘结构造成损坏，与厂家给出的结论一致。

4 建议

a． 套管厂家应严把质量关，坚决杜绝不合格产品投入电网运行。

b． 换流站应加强技术监督和定期维护巡检工作，发现不良情况及时处理，避免故障发生。

c． 绕组变形及长时感应电压试验带局部放电测量等特殊试验是检查换流变压器内部绝缘故障的有效手段，故障发生后应及时进行相关特殊试验，确保换流变压器安全运行。

［1］ 于在明，应 勇，赵义松．一起500 kV单相主变故障分析［J］．东北电力技术，2008，29(7):40－42．

［2］ 周志强，韩洪刚，王海宽，等．一起电力变压器雷电过电压事故分析［J］．变压器，2004，41(11):37－39．

［3］ 邝红樱，胡晓军．一台220 kV变压器绕组变形重大缺陷分析及处理 ［J］．变压器，2012，49(2):68－70．

［4］ 于在明，应 勇，赵义松．220 kV变压器局放量超标原因分析与诊断［J］．东北电力技术，2008，30(5):32－34．

［5］ 陈巧勇，任 红，罗 平，等．电力变压器绕组变形的综合诊断法［J］．高压电器，2011，47(7):50－53．