吴 健,胡海平
(台州电业局,浙江 台州 317000)
电力变压器是电力系统的重要设备之一,也是容易发生故障的设备,一旦发生内部故障,检修周期长(严重时要返厂检修),费用大,影响面广。为了确保变压器的安全可靠运行,及时发现运行中变压器内部的早期故障极为重要。国内外的长期实践证明,利用油中溶解气体分析(DGA)技术来检测变压器内部潜伏性早期故障是十分有效的。2012年5月29日,某110 kV变电站通过DGA检测技术发现主变压器高温过热故障,通过综合判断分析后及时对故障进行处理,避免了一起变压器损坏的设备事故。
利用DGA分析判断变压器故障时,通常先判断设备内部有无故障,然后判断故障性质、类型和严重程度,但无法确定具体部位。
通过与油中溶解气体含量的注意值比较来判断变压器是否有故障。油中溶解气体含量的注意值分别是:总烃 150 μL/L, C2H21 μL/L(500 kV)和5 μL/L(其它电压等级), H2150 μL/L。
油中气体产气速率分为绝对产气速率和相对产气速率。产气速率的大小与故障类型、故障严重程度和故障发生的部位均有直接关系,在很大程度上还与设备的负荷、绝缘材料的类型及其老化程度有关。分析油中气体的产气速率时,应结合多方面的情况进行综合判断。
油中溶解气体的特征随着故障类型、故障能量以及涉及的绝缘材料的不同而不同,故障点产生烃类气体的类型与故障源的能量密度有密切关系。利用特征气体分析法可以比较直观地判断故障产生的原因和大致类型。
测量绕组直流电阻的目的是考核绕组绝缘状况和电流回路连接状况。通过绕组直流电阻测量能够比较直观地确认绕组、引线、调压开关等导电回路是否正常,确认绕组出线有无折断、并联支路连接是否正确、层/匝间有无短路等缺陷故障,实际上也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。
对直流电阻测量结果的分析判断应该遵循以下几点:
(1)与国家标准GB 50150-2006和电力行业标准DL/T 596-1996的要求进行比较,如果各绕组相间或线间所测直流电阻相互间的差别大于标准要求,应查明原因。
(2)若某相所有分接位置上的电阻都偏大,且增量的规律一致,则可判断存在电气回路连接不良、电气回路焊接不良和引线有多股断裂的可能,引线头与将军帽处连接不良的可能性最大。
(3)如果有几个分接位置或单数(或双数)直流电阻值偏大,可判断为分接开关及分接引线回路上存在连接不良的问题。
(4)三角形接线中若有一相断线,此时测出的三相电阻都比正常值大得多,没断线的二相比正常值大1.5倍,而断线相为正常值的3倍。
(5)若绕组发生匝间、层间、饼间短路且短接的绕组匝数较多时,直流电阻会明显下降。如果短接的绕组匝数较少,可以通过测量变比来进一步验证。
某110 kV变电站的1号主变压器型号为SFSZ8-40000/110,自2009年投运后一直运行稳定。2012年5月29日,按例取油样进行分析时发现总烃高达234.07 μL/L,超过150 μL/L的注意值。之后改为每天1次油样进行跟踪分析,同时做好主变压器停役检查的相关准备工作。发现异常前后的变压器油中溶解气体含量测试记录数据见表1。
表1 变压器油中溶解气体含量测试结果 μL/L
按表1计算不同时间段(至5月29日)的总烃产气率,其中2012年4月20日—2012年5月29日的总烃产气率最大,达到60.47 mL/d,远大于6~12 mL/d,结合总烃绝对数大于150 μL/L的注意值,可以初步判断变压器有故障。同时特征气体甲烷、乙烷、乙烯均大幅度增长,且含量占88%;乙炔含量略有增长但在允许值范围内;一氧化碳和二氧化碳有所增长但基本稳定。因此可排除放电性故障,初步判断为过热性故障。
跟踪至5月31日,总烃继续增长,达451.94 μL/L。根据2012年5月29—31日的数据,用改良三比值法计算出故障代码为022,初步判断是超过700K的过热故障,需进行停电试验确认具体位置。
2012年6月1日,对该主变压器进行停电检查,发现变压器10 kV侧、110 kV侧绕组直流电阻正常,但35 kV侧B相不同档位绕组的直流电阻明显偏大,测试结果见表2。
表2 35 kV侧绕组电阻测试结果
根据变压器绕组电阻测试结果,怀疑中压侧B相绕组与套管的连接处存在接触不良现象。主变压器放油后,通过手孔检查35 kV套管B相导电杆连接情况,发现导电杆与软连接片间的紧固螺母和垫片已发黑。
断开连接后,单独对变压器35 kV绕组三相进行直流电阻试验,试验数据合格,从而确认故障点即在此连接处。
表3 故障处理后油色谱分析数据
对发黑的螺母和垫片作打磨处理并重新连接后,再次测量变压器35 kV绕组直流电阻,数据恢复正常。
变压器滤油后于6月3日晚对加油后的变压器本体油取油样进行油色谱分析,数据见表3。
6月4日上午,变压器经静置并多次放气后恢复运行,投运24 h后的油色谱分析数据正常,变压器运行正常。
本次故障案例分析证明,利用油中溶解气体分析技术检测变压器内部潜伏性早期故障是十分有效的。
根据油中溶解气体分析数据进行判断分析时,首先要判断有无故障然后再分析故障类型,否则有可能因误判而造成不必要的损失。判断有无故障时,也不能简单根据一次分析结果或某一项异常指标,应当参考设备出厂及投运后的历史数据和发现异常后的跟踪分析数据进行比较分析。从本次故障分析看,根据某项绝对值指标超过注意值的情况并辅以产气速率来综合分析判断是可行的。
[1]操敦奎,许维宗,阮国方.变压器运行维护与故障分析处理[M].北京:中国电力出版社,2008.
[2](英)马丁·J·希思科特(著),王晓莺等(译).电力变压器实用技术大全(第12版)[M].北京:机械工业出版社,2004.