陳 林，陳雨強(qiáng)

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452)

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渤海油田某井口平臺主變放電故障分析

陳 林，陳雨強(qiáng)

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452)

針對渤海油田某井口平臺發(fā)生失電，在中心平臺上為該平臺供電的VCB12開關(guān)顯示零序過流保護(hù)動(dòng)作問題，結(jié)合故障過程，進(jìn)行現(xiàn)場排查和原因分析，介紹處理過程。

保護(hù)動(dòng)作；放電；絕緣；防潮

在海上油田使用的變壓器長期工作在高溫、高濕的海洋氣候條件下，容易因腐蝕而產(chǎn)生故障，所以對變壓器防腐等級、絕緣等級和防火等級要求均較高。干式變壓器[1]是指鐵芯和繞組不浸漬在絕緣油中的變壓器。干式變壓器依靠空氣對流冷卻，冷卻方式有自然風(fēng)冷和強(qiáng)制風(fēng)冷。繞組絕緣主要采用環(huán)氧樹脂澆注和浸漬工藝，鐵芯采用優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片制作。2015年8月，渤海油田某井口平臺主變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，因高壓側(cè)AC相之間連接桿一處對地沿著所在的絕緣支撐柱放電，導(dǎo)致變壓器所在供電開關(guān)VCB2差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，并且中心平臺上為該平臺供電的開關(guān)VCB12同時(shí)報(bào)零序過流保護(hù)動(dòng)作。為此，對該停電事故進(jìn)行分析，提出潮濕環(huán)境下電氣設(shè)備絕緣容易降低的應(yīng)對措施。

1 故障過程

1.1 故障前電力系統(tǒng)運(yùn)行方式

該平臺為井口平臺，主電源由設(shè)立在中心平臺上的電站通過海底電纜傳輸，中心平臺上的6.3 kV中壓開關(guān)VCB12通過6.3/35 kV變壓器“CEP-TR-05”升壓至35 kV，35 kV開關(guān)為VCB15，再通過一條15 km長的海底電纜將電力輸送至該井口平臺35 kV母線，該平臺通過2臺35/0.4 kV變壓器降壓至400 V，為平臺正常生產(chǎn)、生活提供電力。故障前，該平臺“WHPA-TR-01”變壓器單獨(dú)運(yùn)行，“WHPA-TR-02”變壓器因故障隔離[2]。

圖1 平臺電力系統(tǒng)單線圖

1.2 故障現(xiàn)象

下午5時(shí)，值班人員發(fā)現(xiàn)平臺6.3 kV中壓盤VCB12斷路器突然跳閘，現(xiàn)場確認(rèn)綜保零序過電流︱段保護(hù)動(dòng)作，VCB15斷路器連鎖跳閘，綜保無報(bào)警；該井口平臺主變壓器“WHPA-TR-01”35 kV側(cè)進(jìn)線開關(guān)跳閘，現(xiàn)場確認(rèn)綜保比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，平臺失電。

1.3 現(xiàn)場檢查

現(xiàn)場技術(shù)人員最初看到的是中心平臺VCB12開關(guān)綜保顯示零序過流1段保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作值為4.1 A，定值為0.8 A，見圖2。

圖2 綜保顯示零序過流Ⅰ段動(dòng)作

VCB12開關(guān)的綜保型號是AGE公司生產(chǎn)的“MPM200DⅡ”，現(xiàn)場確認(rèn)綜保零序電流是采自變壓器“CEP-TR-05”中性點(diǎn)接地電阻柜的零序電流互感器，見圖3。

圖3 VCB12開關(guān)綜保接線圖

零序電流保護(hù)，是一種電纜線路保護(hù)的一種裝置，是利用接地時(shí)產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)動(dòng)作的裝置，通常都采用專門的零序電流互感器來實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。通過現(xiàn)場分析，認(rèn)為導(dǎo)致零序過流保護(hù)動(dòng)作的原因如下。

1)一次系統(tǒng)出現(xiàn)不對稱運(yùn)行時(shí)，會出現(xiàn)零序電流。例如三相系統(tǒng)不平衡、一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地情況等，都可能使零序電流保護(hù)啟動(dòng)。

2)當(dāng)電流回路斷線時(shí)，可能造成保護(hù)誤動(dòng)作。這是一般較靈敏的保護(hù)的共同弱點(diǎn)。

經(jīng)過分析后，逐步進(jìn)行以下現(xiàn)場檢查工作。

1)對VCB12開關(guān)柜的二次接線，特別是電流接線端子進(jìn)線排查，確認(rèn)二次接線正確，接線端子未發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)、斷線情況。

2)對主變壓器“CEP-TR-05”進(jìn)行外觀檢查和絕緣檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的放電、爬電痕跡，接線端子也未出現(xiàn)松動(dòng)情況，變壓器對地絕緣達(dá)到“GΩ”級。

3)對接地電阻柜進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)接地柜內(nèi)的零序電流互感器安裝正確，未發(fā)現(xiàn)明顯放電、爬電痕跡。

針對入海水道工程的上述特點(diǎn)，建成應(yīng)用后，加強(qiáng)工程巡視檢查成為工程運(yùn)行管理的重要環(huán)節(jié)，只有加強(qiáng)工程巡視檢查，才能對工程安全隱患做到早發(fā)現(xiàn)，早處置，早消除，確保工程安全運(yùn)行，改善水環(huán)境，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民群眾的生產(chǎn)生活需要。

4)對變壓器“CEP-TR-05”高低壓側(cè)電纜進(jìn)行絕緣檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣符合要求。

5)對35 kV開關(guān)的電壓互感器、接線端子進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，PT保險(xiǎn)也無損壞。

6)對供電海底電纜進(jìn)行絕緣檢查，結(jié)果顯示相間、相對地絕緣均達(dá)到要求。

7)井口平臺當(dāng)時(shí)沒有絕緣檢查設(shè)備，而且距離中心平臺較遠(yuǎn)，只能對高壓開關(guān)、變壓器進(jìn)行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯放電、爬電痕跡，準(zhǔn)備嘗試恢復(fù)送電。

8)按照正常送電順序，首先中心平臺VCB12合閘，CEP-TR-05變壓器帶電，現(xiàn)場人員對VCB12綜保、變壓器狀態(tài)、VCB15開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行觀察，均正常；然后VCB15合閘給海纜上電，VCB15開關(guān)綜保顯示數(shù)值正常，井口平臺報(bào)告VCB1開關(guān)聽到放電聲音、通過柜后視窗可以觀察到明顯的爬電電弧，總共發(fā)現(xiàn)3處爬電部位：第1處位于C相PT絕緣柱與母排搭接處有明顯的電弧，但經(jīng)過一段時(shí)間后放電現(xiàn)象消失。第2處位于C相電纜防雨裙末端和B相避雷器電纜交叉處有8CM的爬電電弧，經(jīng)過一段時(shí)間有減小的現(xiàn)象并沒有消失。第3處位于A相和B相CT之間，停電后發(fā)現(xiàn)有明顯的燒糊痕跡。

9)決定斷開CEP的VCB15開關(guān)，對海纜充分放電后，在井口平臺上的電氣人員打開VCB1后柜門，對放電部位進(jìn)行檢查。

10)經(jīng)過處理后，再次嘗試上電，確認(rèn)放電現(xiàn)象幾乎消失，運(yùn)行一段時(shí)間后合閘井口平臺的主電源開關(guān)VCB1，該平臺35 kV母線上電，母線三相電壓正常；穩(wěn)定后，合閘VCB2，嘗試送電至低壓段，結(jié)果VCB2開關(guān)綜保比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，且中心平臺VCB12開關(guān)綜保零序過流Ⅰ段動(dòng)作，與最初的故障現(xiàn)象一樣[4]。

通過上次送電過程，確認(rèn)故障點(diǎn)位于該井口平臺的主變壓器。第2天一大早相關(guān)人員攜帶絕緣等設(shè)備前往該井口平臺，首先對變壓器進(jìn)行外觀檢查，所有人員均未發(fā)現(xiàn)明顯的放電、爬電痕跡，然后對變壓器進(jìn)行絕緣檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)對地絕緣為30 Ω，絕緣值遠(yuǎn)低于正常值，初步分析由于近期海上連降暴雨，導(dǎo)致該平臺主變壓器間濕度較大可能是導(dǎo)致這次故障的一個(gè)重要原因，現(xiàn)場利用除濕機(jī)、工業(yè)風(fēng)扇、臨時(shí)400 W泛光燈強(qiáng)制對變壓器間進(jìn)行除濕，對變壓器進(jìn)行干燥，同時(shí)每隔30 min進(jìn)行絕緣檢測。

經(jīng)過近2 h除濕，變壓器絕緣逐漸升至100 Ω，現(xiàn)場人員決定再次對變壓器嘗試上電，同時(shí)安排人員在遠(yuǎn)處密切觀察變壓器的狀況，結(jié)果在合閘瞬間，發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部有明顯弧光，同時(shí)變壓器進(jìn)線開關(guān)VCB2開關(guān)綜保比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，中心平臺VCB12開關(guān)綜保零序過流Ⅰ段動(dòng)作。經(jīng)過充分放電后，現(xiàn)場人員對變壓器放電點(diǎn)進(jìn)行查找，最終確認(rèn)高壓側(cè)AC相之間絕緣支撐桿處存在放電現(xiàn)象，見圖4、5。

圖4 放電位置

圖5 放電痕跡

現(xiàn)場人員對放電位置進(jìn)行臨時(shí)處理，更換了絕緣支撐桿，對連接桿擊穿位置進(jìn)行打磨后，纏繞高壓絕緣膠帶。處理完后，重新檢測變壓器絕緣，結(jié)果顯示絕緣值達(dá)到2.5 GΩ，滿足送電需求，再次按照送電程序送電后，未發(fā)現(xiàn)異常，平臺恢復(fù)正常供電，見圖6。

圖6 變壓器處理后絕緣值

2 結(jié)論

1)繼電保護(hù)的合理配置。本次故障點(diǎn)位于該井口平臺主變壓器，除了變壓器進(jìn)線開關(guān)VCB2差動(dòng)保護(hù)正常動(dòng)作外，中心平臺的VCB12開關(guān)越級跳閘，增加了故障排查的難度，建議對定值整定進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，充分考慮越級跳閘的隱患[5]。

2)電氣設(shè)備防潮與除濕[6]。海上油田使用的電氣設(shè)備長期工作在濕度高、鹽度高的海洋氣候條件下，濕度過高，一方面使空氣的絕緣性能降低，另一方面空氣中的水分附著在絕緣材料表面，使電氣設(shè)備絕緣電阻降低，特別是長期使用的設(shè)備使電氣設(shè)備的絕緣電阻降低，由于內(nèi)部有積塵吸附水分，潮濕程度將更嚴(yán)重，絕緣電阻更低。設(shè)備的泄露電流大大增加，甚至造成絕緣擊穿，產(chǎn)生事故。特別是高壓電力設(shè)施，更容易產(chǎn)生高壓放電閃爍的現(xiàn)象。另外，潮濕的空氣有利于霉菌的生長霉菌中含有大量的水分，使設(shè)備的絕緣性能將大大降低[7]。

建議有條件的配電房、電柜安裝空調(diào)機(jī)、除濕機(jī)，以調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫濕度。不具備條件的，在霧氣大的時(shí)候應(yīng)關(guān)緊門窗、電柜門以減少濕空氣進(jìn)入室內(nèi)、電柜內(nèi)。對一些工業(yè)類電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、接觸器及繼電器等，要合理安排運(yùn)行周期，每天都通電運(yùn)行一段時(shí)間，利用其電氣運(yùn)行發(fā)熱來驅(qū)趕潮氣。電氣維護(hù)人員要加大對電氣設(shè)施的巡查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并處理，把故障消除在萌芽狀態(tài)。對一些運(yùn)行時(shí)間長，有絕緣性能下降隱患的電氣設(shè)施，除了用干燥的壓縮空氣清理灰塵、霉點(diǎn)外，還要做好預(yù)防措施，如加強(qiáng)絕緣處理，加裝絕緣間隔材料，適當(dāng)移位拉大安全距離等。

[1] 徐功紅．干式變壓器應(yīng)用[J]．電子制作，2012(9)：106.

[2] 年泓昌，蘇鵬飛，董志國．干式變壓器常見故障分析與處理[J]．電工電氣，2012(5)：43-36.

[3] 漆柏林，夏玉山．35 kV主變壓器絕緣受潮的干燥處理方法[J]．變壓器，2004，41(2)：36-41.

[4] 張忠偉，邱祖秀．一起35 kV主變絕緣故障原因淺析[J]．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013(12):188-190.

[5] 劉濤，高曉輝，柳震．一起變壓器后備零序保護(hù)越級跳閘事故的分析[J]．電力學(xué)報(bào)，2013，28(4):309-312.

[6] 余接永．變電站高壓室的防潮除濕治理[J]．電力安全技術(shù)，2011，13(6):67.

[7] 陸昕．變電站開關(guān)柜室除濕防潮的有效方法和治理對策[J]．電子世界，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

陳林(1989—)，男，學(xué)士，助理工程師

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0079-04

修回日期：2016-08-10

研究方向:海上油田電力系統(tǒng)建設(shè)與維護(hù)

E-mail:chenlin34@cnooc.com.cn