楊 超

（貴陽供電局，貴陽 550002）

1 缺陷的發(fā)現(xiàn)

某500kV變電站1號主變壓器為ABB意大利安莎爾多公司1990年生產(chǎn)，由三臺單相自耦變壓器組成，單相容量為167MVA。為加強對1號主變的運行監(jiān)控，2007年4月在1號主變上安裝了油色譜在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對1號主變油中溶解氣體發(fā)展情況的實時監(jiān)控。

從2012年11月開始，油色譜在線監(jiān)測裝置顯示1號主變B相總烴含量呈明顯上升趨勢。2012年11月22日，1號主變B相總烴含量在線監(jiān)測值達到了165.40μL/L，已經(jīng)超出了注意值150μL/L，并且發(fā)出了“總烴含量超標”的告警。隨后總烴含量監(jiān)測值繼續(xù)增長，2012年11月26日總烴含量高達190.00μL/L，這表明設(shè)備故障有惡化趨勢。表1為1號主變B相歷年油色譜在線監(jiān)測情況。

表1 1號主變B相歷年油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)（單位：mL/L）

2 缺陷的初步分析

根據(jù)《變壓器油中溶解氣體分析判斷導(dǎo)則》改良三比值法（見表2），計算2012年11月26日數(shù)據(jù)并確定編碼如下：

1）乙炔與乙烯的體積分數(shù)比=1.77/93.39=0.019，編碼0。

2）甲烷與氫氣的體積分數(shù)比=76.95/25.33=3.038，編碼2。

乙烯與乙烷的體積分數(shù)比=93.39/17.89=5.220，編碼2。

表2 改良三比值法編碼規(guī)則

根據(jù)編三比值法編碼與故障類型的對比分析，初步判斷1號主變內(nèi)部有高溫過熱性故障（高于700℃），變壓器內(nèi)部可能存在分接開關(guān)接觸不良、引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良、渦流引起銅過熱、鐵心漏磁、局部短路、層間絕緣不良及鐵心多點接地等故障。

此500kV變電站在貴州電網(wǎng)500kV環(huán)網(wǎng)的中心，處于“西電東送”的樞紐地位，因此1號主變的運行狀態(tài)至關(guān)重要，一旦出事直接影響電網(wǎng)安全運行，后果不堪設(shè)想。為了排除因為裝置測量誤差造成的誤判斷，2012年11月21日對1號主變?nèi)噙M行了離線絕緣油色譜分析，測得總烴含量分別為A 相 36.71μL/L、B相 124.69μL/L、C 相 49.64μL/L，所得結(jié)果與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)基本吻合；11月26日再次對試驗數(shù)據(jù)存在異常的B相變壓器進行了跟蹤，測得總烴含量為152.84μL/L，離線數(shù)據(jù)也已經(jīng)超出了注意值。1號主變B相色譜在線監(jiān)測和離線油化試驗，都發(fā)現(xiàn)其油中總烴含量超標，而且增長明顯，變壓器內(nèi)部很有可能存在高溫過熱性故障。

鑒于1號主變帶有重要負載無法立即停運，同時正處于迎峰度冬期間（溫度和負載均為全年最高），為防止故障點進一步擴大，采取了以下應(yīng)對措施。

1）嚴格控制1號主變的負載，每天對變壓器本體及三側(cè)套管進行紅外測溫工作。

2）任何時候均要求投入1號主變所有冷卻器，冷卻器有異常時及時報缺陷處理。

3）為了實時掌握油色譜試驗情況，將1號主變油在線監(jiān)測裝置試驗周期改為每天三次，同時開啟油色譜試驗結(jié)果手機短信通知功能。

4）一旦變壓器油中總烴含量或者乙炔含量得不到控制，應(yīng)立即停電進行處理。

由于缺陷發(fā)現(xiàn)及時，控制措施落實到位，在迎峰度冬期間，1號主變B相油色譜總烴數(shù)值穩(wěn)定在250μL/L左右，乙炔含量沒有明顯變化。

3 停電檢查情況

為消除1號主變潛在的安全運行風(fēng)險，2013年8月14日將變壓器停電進行了電氣檢查試驗。從電氣試驗的情況來看，變壓器繞組絕緣試驗、鐵心對地絕緣電阻試驗、套管介損試驗均合格，但是直流電阻試驗存在異常。

在變壓器油溫為34℃時，試驗人員首先測量了1號主變?nèi)_變壓器高壓繞組的直流電阻值，數(shù)據(jù)如下：高壓繞組A相506.0mΩ、B相514.7mΩ、C相495.2mΩ，不平衡系數(shù)為3.86%；然后對中壓繞組進行了測試，測得直阻值為A相133.7mΩ、B相142.9mΩ、C相123.9mΩ，不平衡系數(shù)為14.23%。1號主變繞組直流電阻測試情況見表3（直流電阻值已換算至20℃）。

表3 1號主變繞組直流電阻測試數(shù)據(jù)（20℃）

500kV 1號主變?yōu)閱蜗嘧择钭?，其中壓繞組抽頭從高壓繞組中間引出，結(jié)構(gòu)上可大致分為三個部分，高壓繞組、中壓繞組以及高中壓之間繞組，如圖1所示?？紤]到變壓器繞組結(jié)構(gòu)組成，為了找出繞組直阻值異常所在，接下來又測試了高中壓之間繞組，測得值阻值為A相372.5mΩ、B相371.8mΩ、C相371.5mΩ，不平衡系數(shù)為0.27%。

圖1 1號主變繞組結(jié)構(gòu)示意圖

通過試驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，高中壓之間繞組直阻三相相差不大，問題不在這一部分；高壓繞組和中壓繞組直阻三相最大差值基本相等，直阻超標應(yīng)該就是兩個繞組公共部分即中壓繞組這一部分存在某種缺陷引起的。而且將本次中壓繞組直阻測量值與2011年5月3日預(yù)試時的測量值進行比較，總烴超標的B相變化最大，A相和B相繞組的直流電阻變化率均超出了規(guī)程規(guī)定，見表4。

表4 1號主變中壓繞組直流電阻變化情況（20℃）

4 缺陷處理情況

變壓器直流電阻超標，可能存在如下缺陷：①繞組連接不緊或焊接質(zhì)量不良；②分接開關(guān)內(nèi)部故障；③繞組或引出線斷股；④繞組層、匝間短路。結(jié)合現(xiàn)場實際和以上可能的原因進行綜合分析，最后確定造成直流電阻超標的最大可能性應(yīng)是分接開關(guān)接觸不良。

1號主變采用的是中壓側(cè)無載分接開關(guān)進行調(diào)壓，工作人員于是使用了反復(fù)對中壓側(cè)檔位循環(huán)調(diào)檔的方法，使可能存在接觸不良的觸點接觸良好。運行中變壓器無載分接開關(guān)換擋手柄要求靈活、無卡澀，而在轉(zhuǎn)動1號主變分接開關(guān)換擋手柄時，發(fā)現(xiàn)手柄由于年久未動，已經(jīng)出現(xiàn)嚴重卡澀，轉(zhuǎn)動相當(dāng)困難，如圖2所示。

三臺變壓器調(diào)檔完畢回到運行檔位4檔后，工作人員再次對中壓繞組的直阻進行了測量，測得34℃下三相電阻值分別為A相124.9mΩ、B相125.5mΩ、C相123.9mΩ，不平衡系數(shù)為1.28%，符合規(guī)程規(guī)定的標準；與上一次預(yù)試數(shù)據(jù)相比，直流電阻變化率也在合格范圍內(nèi)。

圖2 1號主變無勵磁分接開關(guān)

表5 缺陷處理后1號主變中壓繞組直流電阻變化情況（20℃）

貴陽變1號主變中壓側(cè)直流電阻超標，從檢查試驗過程來看，應(yīng)該是由于變壓器無勵磁分接開關(guān)接觸不良所致。該變壓器無勵磁分接開關(guān)長期未調(diào)檔，而且長時間浸泡在的變壓器油中，可能在觸頭上出現(xiàn)氧化膜及油污，使接觸電阻增大，從而導(dǎo)致繞組直流電阻的超標。

變壓器分接開關(guān)接觸不良，會引起觸頭發(fā)熱，油中總烴含量增大。那么1號主變總烴超標是否由分接開關(guān)接觸不良引起的呢？接下來看一下1號主變B相直流電阻與總烴含量對應(yīng)的變化規(guī)律。從表6中可以明顯看到隨著直流電阻的增大，總烴也在增大；而在分接開關(guān)處理后直流電阻減小的第二天，即2013年8月15日對運行中的變壓器取油樣化驗，B相總烴下降到了136.90μL/L，在預(yù)規(guī)合格范圍內(nèi)。由此可以推斷，1號主變分接開關(guān)接觸不良對變壓器油中總烴含量有一定的影響。

表6 1號主變B相直流電阻與總烴含量的對比

但是這還不能說明1號主變B相總烴超標完全是由于無勵磁分接開關(guān)接觸不良、觸頭發(fā)熱所致。因為直流電阻試驗的周期較長，變壓器總烴增長過程中的三次直阻試驗數(shù)據(jù)不能證明分接開關(guān)接觸不良是總烴短期內(nèi)迅速增長的惟一原因。分接開關(guān)缺陷與總烴的相關(guān)性以及缺陷是否處理徹底，這些都需要后續(xù)試驗數(shù)據(jù)來觀察分析。

5 結(jié)論

隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，在線監(jiān)測技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越普遍，這種新技術(shù)幫助專業(yè)人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患的作用已經(jīng)開始顯現(xiàn)。但是在線監(jiān)測技術(shù)還有待發(fā)展完善，目前主要是作為傳統(tǒng)試驗的有力補充。文中1號主變重大缺陷的發(fā)現(xiàn)及處理是一起在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)揮其作用的典型案例，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常后，通過高壓化學(xué)試驗成熟的技術(shù)手段層層檢驗、對已掌握數(shù)據(jù)細致分析，從而準確找出設(shè)備故障點和故障原因，將一起可能發(fā)展為重大設(shè)備甚至電網(wǎng)事故的故障隱患解決在初期，保證了電網(wǎng)、設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

[1]GB/T 7252—2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].

[2]陳化鋼.電力試驗預(yù)防性試驗方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社,2001.

[3]徐明濤，楊清華.典型變壓器直流電阻缺陷的分析與診斷[J].高電壓技術(shù),2008,34(2):419-421.

[4]董其國.電力變壓器故障與診斷[M].北京：中國電力出版社,2001.