渤海油田某井口平台主变放电故障分析

陈 林，陈雨强

(中海油能源发展装备技术有限公司，天津 300452)



渤海油田某井口平台主变放电故障分析

陈 林，陈雨强

(中海油能源发展装备技术有限公司，天津 300452)

针对渤海油田某井口平台发生失电，在中心平台上为该平台供电的VCB12开关显示零序过流保护动作问题，结合故障过程，进行现场排查和原因分析，介绍处理过程。

保护动作；放电；绝缘；防潮

在海上油田使用的变压器长期工作在高温、高湿的海洋气候条件下，容易因腐蚀而产生故障，所以对变压器防腐等级、绝缘等级和防火等级要求均较高。干式变压器[1]是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。干式变压器依靠空气对流冷却，冷却方式有自然风冷和强制风冷。绕组绝缘主要采用环氧树脂浇注和浸渍工艺，铁芯采用优质冷轧晶粒取向硅钢片制作。2015年8月，渤海油田某井口平台主变压器在正常运行时，因高压侧AC相之间连接杆一处对地沿着所在的绝缘支撑柱放电，导致变压器所在供电开关VCB2差动保护动作，并且中心平台上为该平台供电的开关VCB12同时报零序过流保护动作。为此，对该停电事故进行分析，提出潮湿环境下电气设备绝缘容易降低的应对措施。

1 故障过程

1.1 故障前电力系统运行方式

该平台为井口平台，主电源由设立在中心平台上的电站通过海底电缆传输，中心平台上的6.3 kV中压开关VCB12通过6.3/35 kV变压器“CEP-TR-05”升压至35 kV，35 kV开关为VCB15，再通过一条15 km长的海底电缆将电力输送至该井口平台35 kV母线，该平台通过2台35/0.4 kV变压器降压至400 V，为平台正常生产、生活提供电力。故障前，该平台“WHPA-TR-01”变压器单独运行，“WHPA-TR-02”变压器因故障隔离[2]。

图1 平台电力系统单线图

1.2 故障现象

下午5时，值班人员发现平台6.3 kV中压盘VCB12断路器突然跳闸，现场确认综保零序过电流︱段保护动作，VCB15断路器连锁跳闸，综保无报警；该井口平台主变压器“WHPA-TR-01”35 kV侧进线开关跳闸，现场确认综保比率差动保护动作，平台失电。

1.3 现场检查

现场技术人员最初看到的是中心平台VCB12开关综保显示零序过流1段保护动作，动作值为4.1 A，定值为0.8 A，见图2。

图2 综保显示零序过流Ⅰ段动作

VCB12开关的综保型号是AGE公司生产的“MPM200DⅡ”，现场确认综保零序电流是采自变压器“CEP-TR-05”中性点接地电阻柜的零序电流互感器，见图3。

图3 VCB12开关综保接线图

零序电流保护，是一种电缆线路保护的一种装置，是利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，通常都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。通过现场分析，认为导致零序过流保护动作的原因如下。

1)一次系统出现不对称运行时，会出现零序电流。例如三相系统不平衡、一次系统出现接地情况等，都可能使零序电流保护启动。

2)当电流回路断线时，可能造成保护误动作。这是一般较灵敏的保护的共同弱点。

经过分析后，逐步进行以下现场检查工作。

1)对VCB12开关柜的二次接线，特别是电流接线端子进线排查，确认二次接线正确，接线端子未发现有松动、断线情况。

2)对主变压器“CEP-TR-05”进行外观检查和绝缘检查，未发现明显的放电、爬电痕迹，接线端子也未出现松动情况，变压器对地绝缘达到“GΩ”级。

3)对接地电阻柜进行外观检查，确认接地柜内的零序电流互感器安装正确，未发现明显放电、爬电痕迹。

针对入海水道工程的上述特点，建成应用后，加强工程巡视检查成为工程运行管理的重要环节，只有加强工程巡视检查，才能对工程安全隐患做到早发现，早处置，早消除，确保工程安全运行，改善水环境，更好地服务于经济建设和人民群众的生产生活需要。

4)对变压器“CEP-TR-05”高低压侧电缆进行绝缘检查，发现绝缘符合要求。

5)对35 kV开关的电压互感器、接线端子进行检查，未发现异常，PT保险也无损坏。

6)对供电海底电缆进行绝缘检查，结果显示相间、相对地绝缘均达到要求。

7)井口平台当时没有绝缘检查设备，而且距离中心平台较远，只能对高压开关、变压器进行外观检查，未发现明显放电、爬电痕迹，准备尝试恢复送电。

8)按照正常送电顺序，首先中心平台VCB12合闸，CEP-TR-05变压器带电，现场人员对VCB12综保、变压器状态、VCB15开关状态进行观察，均正常；然后VCB15合闸给海缆上电，VCB15开关综保显示数值正常，井口平台报告VCB1开关听到放电声音、通过柜后视窗可以观察到明显的爬电电弧，总共发现3处爬电部位：第1处位于C相PT绝缘柱与母排搭接处有明显的电弧，但经过一段时间后放电现象消失。第2处位于C相电缆防雨裙末端和B相避雷器电缆交叉处有8CM的爬电电弧，经过一段时间有减小的现象并没有消失。第3处位于A相和B相CT之间，停电后发现有明显的烧糊痕迹。

9)决定断开CEP的VCB15开关，对海缆充分放电后，在井口平台上的电气人员打开VCB1后柜门，对放电部位进行检查。

10)经过处理后，再次尝试上电，确认放电现象几乎消失，运行一段时间后合闸井口平台的主电源开关VCB1，该平台35 kV母线上电，母线三相电压正常；稳定后，合闸VCB2，尝试送电至低压段，结果VCB2开关综保比率差动保护动作，且中心平台VCB12开关综保零序过流Ⅰ段动作，与最初的故障现象一样[4]。

通过上次送电过程，确认故障点位于该井口平台的主变压器。第2天一大早相关人员携带绝缘等设备前往该井口平台，首先对变压器进行外观检查，所有人员均未发现明显的放电、爬电痕迹，然后对变压器进行绝缘检查，发现变压器高压侧对地绝缘为30 Ω，绝缘值远低于正常值，初步分析由于近期海上连降暴雨，导致该平台主变压器间湿度较大可能是导致这次故障的一个重要原因，现场利用除湿机、工业风扇、临时400 W泛光灯强制对变压器间进行除湿，对变压器进行干燥，同时每隔30 min进行绝缘检测。

经过近2 h除湿，变压器绝缘逐渐升至100 Ω，现场人员决定再次对变压器尝试上电，同时安排人员在远处密切观察变压器的状况，结果在合闸瞬间，发现变压器内部有明显弧光，同时变压器进线开关VCB2开关综保比率差动保护动作，中心平台VCB12开关综保零序过流Ⅰ段动作。经过充分放电后，现场人员对变压器放电点进行查找，最终确认高压侧AC相之间绝缘支撑杆处存在放电现象，见图4、5。

图4 放电位置

图5 放电痕迹

现场人员对放电位置进行临时处理，更换了绝缘支撑杆，对连接杆击穿位置进行打磨后，缠绕高压绝缘胶带。处理完后，重新检测变压器绝缘，结果显示绝缘值达到2.5 GΩ，满足送电需求，再次按照送电程序送电后，未发现异常，平台恢复正常供电，见图6。

图6 变压器处理后绝缘值

2 结论

1)继电保护的合理配置。本次故障点位于该井口平台主变压器，除了变压器进线开关VCB2差动保护正常动作外，中心平台的VCB12开关越级跳闸，增加了故障排查的难度，建议对定值整定进行重新设计，充分考虑越级跳闸的隐患[5]。

2)电气设备防潮与除湿[6]。海上油田使用的电气设备长期工作在湿度高、盐度高的海洋气候条件下，湿度过高，一方面使空气的绝缘性能降低，另一方面空气中的水分附着在绝缘材料表面，使电气设备绝缘电阻降低，特别是长期使用的设备使电气设备的绝缘电阻降低，由于内部有积尘吸附水分，潮湿程度将更严重，绝缘电阻更低。设备的泄露电流大大增加，甚至造成绝缘击穿，产生事故。特别是高压电力设施，更容易产生高压放电闪烁的现象。另外，潮湿的空气有利于霉菌的生长霉菌中含有大量的水分，使设备的绝缘性能将大大降低[7]。

建议有条件的配电房、电柜安装空调机、除湿机，以调节室内的温湿度。不具备条件的，在雾气大的时候应关紧门窗、电柜门以减少湿空气进入室内、电柜内。对一些工业类电气设备如电动机、接触器及继电器等，要合理安排运行周期，每天都通电运行一段时间，利用其电气运行发热来驱赶潮气。电气维护人员要加大对电气设施的巡查力度，及时发现隐患并处理，把故障消除在萌芽状态。对一些运行时间长，有绝缘性能下降隐患的电气设施，除了用干燥的压缩空气清理灰尘、霉点外，还要做好预防措施，如加强绝缘处理，加装绝缘间隔材料，适当移位拉大安全距离等。

[1] 徐功红．干式变压器应用[J]．电子制作，2012(9)：106.

[2] 年泓昌，苏鹏飞，董志国．干式变压器常见故障分析与处理[J]．电工电气，2012(5)：43-36.

[3] 漆柏林，夏玉山．35 kV主变压器绝缘受潮的干燥处理方法[J]．变压器，2004，41(2)：36-41.

[4] 张忠伟，邱祖秀．一起35 kV主变绝缘故障原因浅析[J]．中国新技术新产品，2013(12):188-190.

[5] 刘涛，高晓辉，柳震．一起变压器后备零序保护越级跳闸事故的分析[J]．电力学报，2013，28(4):309-312.

[6] 余接永．变电站高压室的防潮除湿治理[J]．电力安全技术，2011，13(6):67.

[7] 陆昕．变电站开关柜室除湿防潮的有效方法和治理对策[J]．电子世界，2016(5):84-85.

Analysis of Main Transformer Discharge Fault in a Wellhead Platform of Bohai Oilfield

CHEN Lin， CHEN Yuqiang

(CNOOC EnerTech Equipment Technology Co. Ltd., Tianjin 300452, China)

A wellhear platform in Bohai oilfield lost power, zero sequence overcurrent protection action was found at the power switch VCB12 in the central platform. From views of the fault process, site investigation and reasons analysis of this phenomenon, the treatment process was introduce.

Protective action; discharge; insulation; moisture resistance

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.020

2016-07-10

陈林(1989—)，男，学士，助理工程师

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0079-04

修回日期：2016-08-10

研究方向:海上油田电力系统建设与维护

E-mail:chenlin34@cnooc.com.cn