张河湾电站SFC输入变直阻超差缺陷分析及处理

金清山，罗全兵，黄 鹏，任 刚

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

1 引言

张河湾电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上，距井陉县城公路里程45 km，距石家庄市公路里程77 km。该电站总装机容量为1 000 MW，安装4台单机容量250 MW的单级混流可逆式水泵水轮机组。

张河湾电站配置1套静止变频启动装置（SFC）系统，位于地下厂房附属用房，由输入/输出开关、输入/输出变压器、变频单元、控制单元、保护单元及辅助单元等几部分组成。其中，SFC输入变压器器由法国Celduc Transfo公司生产，于2007年12月投入运行，已投运12年。

2 故障现象

2018年9月19日13:30:00进行SFC系统输入变预防性试验，发现输入变压器低压侧星形绕组直流电阻相差超标，不满足标准要求。

根据Q/GDW 11150 -2019《水电站电气设备预防性试验规程（发布版）》7.1.6绕组直流电阻要求：“相间互差不大于2 %（警示值）”，张河湾电站SFC输入变直阻试验数据超过规程要求。

3 原因分析

（1）为了分析缺陷原因，张河湾电站运维人员对历次试验数据进行了对比，见表1～4。

表2 2014年SFC输入变直阻试验数据

表3 2015年SFC输入变直阻试验数据

表4 2018年SFC输入变直阻试验数据

经过历年试验数据对比分析发现，SFC输入变低压侧星形绕组相间差存在逐步增大的趋势，说明该缺陷是逐渐发展的缺陷。对比三相直阻，A相直阻偏大，故障范围应该在A相绕组及引线部分。

（2）为了进一步分析直阻增大对变压器运行的影响，对历次油化验报告进行了对比分析，见表5～8。

表5 2015年SFC输入变油样化验数据

表6 2016年SFC输入变油样化验数据

表7 2017年SFC输入变油样化验数据

表8 2018年SFC输入变油样化验数据

经对比历年油化验分析报告，自2015～2018年，SFC 输入变烃类（甲烷 (CH4)、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）等）气体含量逐步增加，总烃含量增加，说明变压器内部存在局部过热现象，属于低温过热情况。

综上分析，SFC输入变压器内部存在发展性缺陷，存在局部接触电阻过大的情况，可能存在以下几种原因：

1）变压器绕组内部存在缺陷；

2）绕组引线连接部位接触不良。

目前，甘南高寒草甸天然草地整体处于超载状况，从2000年至2014年实际载畜量呈不断上升趋势，甘南州平均超载率达到74.3%，其中，夏河县为41.3%[47]，说明理论载畜量远小于实际载畜量，仅依靠本研究所得的理论载畜量不能反映草地的真实利用状况，也不足以制定合理的载畜量和管理措施。因此，在牧草生长的不同季节，应结合实际载畜量，准确评价草地生产状况，采用以牧草产量为基础的DM载畜量和以营养成份为基础的DCP载畜量相结合的方式安排放牧，并合理制定草地利用和保护管理措施，实现草蓄平衡和草地可持续发展。

4 处理过程

2018年10月27日，张河湾电站对SFC输入变进行解体检查，查找缺陷原因。

4.1 SFC输入变绕组吊出后，对变压器直阻进行修前试验

（1）第一次试验：纯绕组直阻测量（不带引线）

图1 第一次试验位置

表9 第一次试验结果

纯绕组测试直阻时，三相偏差为0.137 %，小于标准要求的2 %，依据此数据可以判断：SFC输入变低压侧星型绕组符合标准要求，绕组本体正常。

（2）第二次试验：带引线、绕组进行直阻测量

图2 第二次试验位置

表10 第二次试验结果

带绕组及引线测试直阻时，三相偏差为6.585 9%，与初始相比，偏差大于标准要求的2%，依据此数据可以判断：SFC输入变低压侧星型绕组及引线直阻测试结果超标，不符合标准要求。

4.2 分析及处理

（1）对比两次试验数据，带引线试验时，A相直阻测量数据明显增大，故可以判断故障范围在A相套管与绕组之间的引线部分。

图3 故障范围查找

（2）对A相套管与绕组间的引线部分进行检查

首先对引线部分进行外观检查，铜排及连接部分无明显缺陷。

对引线连接部分的把合螺栓进行检查，发现A相引线软连接内侧4条把合螺栓均松动。

将该连接部分的把合螺栓进行紧固，并对全部螺栓进行紧固检查。

图4 缺陷位置

4.3 处理完毕后再次进行直阻试验

（1）第三次试验：带引线、绕组进行直阻测量，验证处理效果

表11 第三次试验结果

经过处理，试验数据与出厂数据偏差为1.336%，小于标准要求的2%，试验数据合格。处理后，SFC输入变低压侧星型绕组A相直阻数值明显减小，说明螺栓松动是导致A相绕组直阻增大的主要原因。但对比三相直阻数据，A相直阻仍然大于其他两相直阻，针对此情况，专家认为：由于A相引线长度较其他两相引线长度长，所以直阻必然会大于其他两相，属于变压器结构性超差。

（2）第四次试验：平衡三相引线长度后再次进行直阻测试，验证引线长度不同对试验结果产生的影响平衡三相引线长度后，直阻相差明显减小，即证明引线长度不同是导致三相直阻互差偏大的主要原因。

图5 第四次试验位置

表12 第四次试验结果

4.4 SFC输入变充油后进行交接试验

表13 SFC输入变充油后进行交接试验结果

经过对比发现，本次试验数据与出厂数据偏差0.75%，符合国标GB 50150-2016《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》8.0.4.3：“变压器的直流电阻，与同温下产品出厂实测数值比较，相应变化不大于2%”。

4.5 将SFC输入变移回输入变室，进行投运前试验

表14 SCF投运前试验结果

经试验，SFC输入变低压侧星型绕组直阻互差满足标准要求，缺陷已消除，可以投入运行。

5 结论

（1）现场运维人员对进口变压器结构的认知程度不足，需进一步加强培训，提高运维人员进口变压器运行状况分析水平。

（2）积极与厂家联系，收集设备的原始试验数据，便于后续试验数据分析。

（3）张河湾电站将根据实际情况，缩短变压器直流电阻试验周期，及时发现设备存在的缺陷隐患，保证设备的安全稳定运行。