大型变压器近区接地后进行的电气试验

大型变压器近区接地后进行的电气试验

王立学

天津国能盘山发电有限责任公司电气室,  天津市   301900

【摘要】：某公司2020年7月31日发生距#1主变侧37.1km处A相接地，线路保护选跳A相动作，断路器A相重合闸不成功后三相断开，致使#1主变A相承受大的电动力冲击。本文针对此种情况阐述了故障形成的简单原理和分析，通过试验手段对故障进行诊断，防止设备事故发生。

【关键词】：接地    绕组    短路   局部放电  油色谱

1引言

2020年7月31日11时02分某公司三台500kV单相变压器运行中，发生线路A相接地故障。故障点距变压器侧37.1km处A相接地，线路保护选跳A相动作，断路器A相重合闸不成功后三相断开，故障录波器监测A相故障电流8750A，超出变压器的额定电流676A近13倍。致使#1主变A相承受巨大的电动力冲击，总烃含量由73.44 ul/L 上升至146 ul/L，增大趋势明显，无乙炔含量，变压器继续运行。

    2020年10月22日变压器内检后，主变由高压侧充电并网带电运行，总烃含量由滤油脱气后的2 ul/L 缓慢增长至81 ul/L ，无乙炔含量。

    2021年2月6日，#1机组节日停备后机组启动并网，总烃含量由空载运行时的81 ul/L 迅速增长至212 ul/L ，并出现0.46微量乙炔气体。

2原因分析

2020年9月2日发现#1主变A相色谱总烃含量较8月份有明显增长,由73.44ul/L增长至115ul/L。其中甲烷和乙烯气体含量较8月份增长趋势明显，由8月份的18.15ul/L和45.11ul/L分别增长至31.46ul/L和68.76ul/L。

通过三比值法：编码是0 2 2 ，查表属大于700℃裸金属高温过热。

直接原因：2020年7月31日11时02分发生的A相接地事件致使#1主变A相承受短路电动力冲击，是导致#1主变A相总烃异常增长的直接原因。

间接原因：变压器漏磁回路中固定铁芯的螺栓、夹件、撑板等部件由于受线路接地短路故障电动力冲击振动影响，产生松动、变形，其接触不良部位产生火花放电、局部过热是导致总烃异常增长的间接原因。

3绝缘电阻试验

在大短路电流作用下，初始机械损伤的基本形式是变压器绕组变形，它们发展的典型方式是绕组变形引起局部放电，匝、股间短路，整段主绝缘放电导致主绝缘破坏。因此，测量变压器的绝缘电阻是变压器出口近区短路后一项必要的检测项目。
     尤其是运行20年以上变压器，其主绝缘相对薄弱，而且由于绝缘的破坏会在以后的运行中留下隐患，在雷击和操作过电压的作用下，产生击穿放电，击穿放电产生的过电压就进一步损坏变压器的绝缘。测量绝缘电阻要严格执行《华北电力设备交接和预防性试验》规程2008版标准。采用2500V以上绝缘电阻表，绝缘电阻值与前一次的测量结果进行比较，应无明显差别，在同一温度下一般不应低于上次试验值的70%。尽量在油温低于50℃时测量，在10-30℃范围内吸收比一般不低于1.3，极化指数不低于1.5。

变压器的绝缘状况判断还需结合其他绝缘试验项目，如绕组介质损耗和泄漏电流测量，500kV变压器介指损耗一般不超过0.4%，直流泄漏电流不大于10uA认为绝缘良好，综合各个数据进行分析，才能确定变压器的绝缘情况。

4绕组直流电阻测量

由于巨大的短路电流冲击，绕组产生严重变形造成匝、股间短路，同时由于大电流冲击，过电流薄弱环节，如：分接开关、套管引线接头，将军帽与线圈引出线之间会造成接触不良。如果未能及时发现处理，任其发展会使接触不良点发热熔化而烧断，进而烧坏变压器。如果直流电阻值超标且色谱分析数据超注意值，说明变压器已受短路电流冲击损坏。通过内检发现分接开关动触头上、下触头各有一个过热黑点，48个下垫脚螺栓松动，12条拉杆螺栓中2条有过热痕迹，铁芯留白（局部有松动），上夹件有明显上窜痕迹，铁芯旁柱电屏蔽接地线因上夹件上窜导致断线等缺陷，均暴露出此次电网接地短路事件对变压器冲击较大。

5.油色谱分析

变压器油色谱分析可判断内部的过热故障和放电性故障，并确定故障的严重程度和大概部位，为检修提供可靠的依据。由于出口近区短路的冲击，主变内部绕组发生匝间短路放电和引线接头或分接开关接触不良而燃弧产生高能放电。这些过热故障促使油或固体纸绝缘材料发生裂解产生H2，CO，CO2和低分子碳水化合物(C2H2，C2H4)等，这些都是气体，它们通常都是溶解在油中，若对油中溶解气体的组份和含量进行分析，就可能发现变压器近区短路后故障严重程度，从而确定能否继续运行或者是否需要内部检查修理等。

色谱分析是诊断变压器工作状态和判断故障性质的最有效方法之一。它对于检测变压器内部存在的过热性故障及部分潜伏故障反应比较灵敏。但对于近区短路这类突发性故障，反应不太灵敏，这是因为由于故障突然，产气快，一部分气体来不及溶解于油中就进入气体继电器。因此，对于近区短路这类故障，我们还要结合气体继电器的气体色谱分析结果来综合判断，并且根据气体继电器中气体颜色可初步确定一下故障的大致情况。

变压器吊罩后发现高压侧下铁轭右侧靠近旁轭拉带下铁芯片有局部损伤低压线圈线匝变形，绝缘破损，内高压线圈局部线饼整体向上拱起变形；铁芯有铁芯片局部损伤；部分绝缘件受损。分析认为，上述检查结果与变压器运行过程中出现的异常现象相符。

5. 绕组变形测试

近区短路后，绕组会受到巨大电动力作用产生位移变形，绕组变形或位移后，即使没有立即损坏，也会留下严重故障隐患。一是绝缘距离发生改变，固体绝缘受到损伤、击穿，导致突发性绝缘故障，甚至在正常运行电压下，因为局部放电而使绝缘击穿。二是绕组机械强度下降，其积累效应使绕组再一次遭受近区短路电流冲击时，将承受不住巨大电动力作用而发生损坏事故。

6.结束语

主变近区接地故障后，通过试验方法，更进一步的了解了故障原理，深刻体会到试验重要性，确保主变安全、健康、稳定运行防止设备停运事故发生。

参考文献：

[1]变压器油及相关故障诊断处理技术；钱旭耀  编著  中国电力出版社 2008.5

[2]四川省电力试验研究院 李建明 朱康 主编 高压电气设备试验方法(第二版) 中国电力出版社 2004.6