一起220 kV主变内部过热性故障判断和处理

汪小红，吴 勇，袁军芳

一起220 kV主变内部过热性故障判断和处理

汪小红，吴 勇，袁军芳

（马鞍山钢铁股份有限公司工程管理部，安徽马鞍山243000）

通过对一起发生在马钢公司的220 kV变压器内部发热故障处理的总结，提出了现场处理变压器内部发热故障的方法。

变压器；过热性故障；油色谱分析

1 引言

变压器过热性故障占变压器故障的比例较大，是变压器安全运行的隐患，严重时会造成变压器永久性损坏。过热性故障包括接点接触不良、磁路故障、导体故障等，而预测分析变压器内部故障是确保安全性供电的一项重要的技术措施。实践证明，对变压器进行红外成像检测，通过分析变压器油中分解气体，是不停电发现变压器内部过热性故障的有效手段。本文结合马钢现场实例，介绍变压器内部过热性故障判断的依据和方法。

2 问题的提出

马钢高炉变电所给两座2500 m3高炉和一座100 t电炉及其辅助系统提供电源，共有220 kV主变3台，其中3#主变容量为180 MVA，该台变压器投运于2011年，所带负荷为100 t电炉冲击负荷。2013年9月在油色谱试验中发现其总烃和乙炔超过国家标准要求，为此对变压器每隔一个月进行一次油色谱监测，通过连续的监测发现此台变压器存在内部发热故障。

该变压器2013年9月油色谱测试数据见表1。

表1 2013年油色谱分析数据

变压器正常运行时，其内部绝缘油与固体绝缘材料产生少量的氢、低分子烃类气体和碳的氧化物等。当发生过热性故障时，热点只影响到绝缘油的分解而不涉及固体绝缘、裸金属，过热性故障，油中产生的气体主要以甲烷和乙烯为特征气体，，当故障点温度较低时，甲烷占得比例大，随着热点温度的升高（高于500℃），乙烯、氢含量急剧增加，比例增大。当严重过热（高于700℃）时，会产生少量乙炔，涉及固体绝缘的过热性故障，除产生上述低分子烃类气体外，还产生较多的CO和CO2。因此可按照GB/T 7252-2001变压器油中熔接气体分析和判断导则进行分析判断，过热故障按照其故障温度分为低温过热（低于300℃）、中温过热（300～700℃）和高温过热（高于700℃）。

通过对2009年9月油色谱数据进行三比值法判断，此台变压器为高温过热（高于700℃）故障，见表2。

表2 三比值法分析

故障类型：高温过热（高于700℃）。

故障实例：分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁芯多点接地等。

3 异常原因初步分析

通过分析该变压器的运行情况，产生高温过热可能的原因有：

3.1 变压器现场安装过程中可能的疏忽

2011年5月29日出厂试验报告中低压绕组的直流电阻测试（Rab=11.712；Rbc=11.712；Rca=11.759）与2011年9月14日现场交接试验中低压绕组直流电阻测试（Rab=10.78；Rbc=11；Rca=10.83）对照，由于现场交接试验没有记录现场温度，虽然不同温度下电阻的绝对值不同，但第一次测试中三相电阻的差值，与第二次测试的差值应有可比性。

现在问题是基于这两次试验数据的对比分析有异常情况。例如，出厂试验中Rca的电阻最大，与Rbc的差值为0.32 mΩ。但在交接试验中Rbc的电阻最大，与Rca的差值为-0.17 mΩ，二次试验数据差值的绝对偏差为0.49 mΩ，相对误差为5%，造成上述偏差的原因大致有两种可能：

（1）现场安装时，套管和引线的螺栓连接部位紧固不到位。

（2）现场交接试验时，直流电阻测试仪测试数据不稳定。

3.2 冲击负荷引发的异常

该变压器所带最主要负荷为100 MVA电炉变，由于电炉变频繁工作在冲击负荷、操作过电压、高次谐波等恶劣的工况下，做为电炉变的上级主变，该变压器的器身也不可避免地频繁遭受电磁力和异常震动。变压器内部引线连接、冷压焊接、开关触头、铁芯拉杆、铁芯或夹件接地绝缘等可能存在瑕疵，主变投运后，这个瑕疵随时间由量变到质变，引发高温过热现象。

3.3 异常应与变压器设计和内部线圈无关

从该主变投运前期油色谱检测正常的状况来看，变压器应不存在涡流引起铜过热，铁芯漏磁引起过热、线圈内部过热等设计错误导致的先天缺陷。后面出现的过热，最大可能应发生在器身外部的引线部分、或铁芯（夹件）多点接地。

4 故障的确定

经过和变压器生产厂家沟通，于2013年10月对变压器进行内部检查，以进一步确认故障原因。

在对变压器进行放油后，检查有载调压机构，通过打开手孔和人孔，检查变压器内部情况后发现变压器高压C相套管引线安装质量造成，在现场安装时，引线和变压器套管没有全面接触，造成在大负荷运行时发热，致使变压器油色谱超标。套管端头放电处如图1所示。

处理前后高压套管直流电阻数据见表3。

图1 变压器高压侧套管端头处放电图

表3 处理前后高压套管直流电阻数据

该变压器检修消缺投运后，经油色谱分析，变压器内部过热故障消除。

5 结束语

通过马钢现场的实践证明，油中溶解气体色谱分析是检测变压器内部过热性故障的有效方法，由于变压器内部过热性故障形成和故障部位及故障种类较多，要准确判断变压器过热性故障的部位和性质，有赖于对设备内部结构和运行状态的全面掌握，此外还要进行直流电阻、电压比、空载试验等，并结合历次色谱分析数据进行比较分析，以达到及时准确发现缺陷，消除故障，确保变压器长周期安全稳定运行的目的。

The Judgment and Treatment of an Internal Overheating Fault in a 220 kV Main Transformer

WANG Xiaohong，WU Yong，YUAN Junfang
(The Project Management Department of Masteel,Maanshan,Anhui 243000,China)

Through summarizing of the treatment of an internal overheating fault in a 220 kV transformer at Masteel,a method for on-site handling of such overheating faults in transformers is put forward.

transformer;overheating fault;oil chromatogram analysis

TM41

B

1006-6764(2014)10-0009-02

2014－06－12

汪小红（1963－），女，1981年毕业与铜陵有色金属工业学校，工程师，现从事电气管理工作。