陳茜茜，劉 坤

（國網江蘇省電力有限公司 檢修分公司，江蘇 南京 211102）

0 引 言

變壓器是電網的重要組成部分，對其故障的研究一直是電網故障分析研究的重點。相較于交流變電站，換流站變壓器故障的研究起步較晚，一些故障的類型及特點與交流變壓器存在很大不同。本文針對換流變經常出現(xiàn)的鐵芯夾件故障進行分析，對以后該類換流變故障分析意義重大[1-2]。

1 換流變鐵芯夾件結構

圖1是換流變鐵芯夾件的結構圖?？梢钥闯?，在鐵芯的上鐵軛裝有上金屬夾件，在下鐵軛裝有下金屬夾件，兩個金屬夾件之間通過金屬進行連接。繞組纏繞在鐵芯上面，并通過軸固定在上夾件和下夾件之間。上夾件或下夾件上的引線固定在支架上。鐵芯的下鐵軛裝有絕緣下墊。為解決換流變在移動過程中出現(xiàn)移位的問題，會對換流變內部各器件進行固定和定位。夾件與油箱的固定，主要通過夾件定位結構完成[3-4]。

2 換流變鐵芯夾件故障原因分析

特高壓變壓器為單相、油浸以及中性點變磁通無勵磁調壓自耦變壓器，由主體變和調壓補償變兩部分組成，主要作用為傳輸電力。特高壓換流變壓器為單相雙繞組油浸式結構，除了具備傳輸電力功能外，還需提供兩組幅值相等、相位相差30°（基波電角度）的三相對稱的換相電壓，以實現(xiàn)12脈動換流。圖2為12脈動換流器。

圖1 鐵芯夾件結構

換流變運行環(huán)境如圖3所示，和交流變壓器不同，換流變所處的換流站內有直流設備和交流設備。當換流變帶電運行時，周圍的磁場環(huán)境較為復雜。不僅繞組和分接開關等主要部件受影響較大，容易引發(fā)故障，而且鐵芯和夾件也因處在非均勻磁場中，且其離繞組的距離各不相同，受磁場感應產生的電動勢大小各不相等，使得鐵芯和夾件之間會產生電位差。

圖2 12脈動換流

圖3 換流變運行環(huán)境

換流站投運的最初幾年，由于鐵芯和夾件的絕緣標準較高且各自接地，鐵芯和夾件不會出現(xiàn)影響換流變的正常運行。但是，隨著換流變運行時間變長，加之換流變運行中震動較大，鐵芯及夾件之間的絕緣下降。當絕緣性能降低到一定水平時，鐵芯和夾件之間的電位差就會發(fā)生放電。長此以往，鐵芯電流增大，引起換流變內部異常，進而導致?lián)Q流變運行故障。

3 典型故障案例及處理對策

3.1 案例概述

某換流站，運維人員在日常運維過程中發(fā)現(xiàn)換流變夾件接地，全電流測量值超過70 A。隨后運維人員對換流變在線油色譜數(shù)據進行檢查，發(fā)現(xiàn)乙炔等重要數(shù)據都在合理范圍內。檢修班取油進行油化試驗，試驗數(shù)據都在合理范圍內。運維人員開展紅外測溫，換流變各重要部件溫度都在合理范圍內，運行過程中未見異響。測試絕緣電阻發(fā)現(xiàn)，夾件對箱殼絕緣電阻低，用萬用表進行測量，發(fā)現(xiàn)處于導通狀態(tài)。

3.2 處理對策

結合上述檢查結果，檢修人員認為，造成電流值過大的原因為夾件對箱殼絕緣電阻較低。檢修人員經過和廠家專業(yè)人員的商議，并綜合考慮現(xiàn)場實際運行情況，決定在換流變夾件與油箱之間接入電阻，提高絕緣水平，降低接地電流。經過討論，決定接入電阻值為400 Ω且額定功率為400 W的電阻。檢修完成后進行復測，入地電流小于10 mA，滿足現(xiàn)場運行規(guī)定。

3.3 原因分析

對近幾年鐵芯夾件入地電流較大和絕緣水平降低的情況進行分析，發(fā)現(xiàn)導致這種情況的因素較多，但主要由以下幾種原因導致。第一，夾件對地引線出現(xiàn)破損，導致絕緣水平降低。第二，夾件上下定位由于設計問題出現(xiàn)絕緣破損情況，導致接地電流增大。這種情況一般出現(xiàn)在運行時間較長的換流變中。第三，夾件金屬件和油箱之間出現(xiàn)異物，導致出現(xiàn)搭接現(xiàn)象。

4 運行維護對策

4.1 提高巡檢質量

換流站占地面積大且設備多，巡檢人員巡檢量較大。一般巡檢人員巡檢過程中主要關注主要設備的主要組成部分。以換流變?yōu)槔?，一般關注油位、分接開關檔位以及冷卻器等情況，對其他設備關注較少。通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，近幾年換流變鐵芯夾件故障是換流器故障中的重要故障。巡檢人員在日常巡檢過程中，要加強對鐵芯夾件外部接地點的關注。如果有異物要及時處理，并結合常規(guī)檢修工作對故障點進行絕緣監(jiān)測，確保鐵芯與夾件的絕緣水平滿足換流變運行要求。

4.2 提高在線監(jiān)測使用效果

鐵芯夾件故障主要的特點是鐵芯電流增加，油色譜相關數(shù)值出現(xiàn)異常。針對這種情況，運維人員要加強對在線監(jiān)測設備的使用頻率，在使用過程中重點關注鐵芯夾件電流數(shù)值，并進行比對。若發(fā)現(xiàn)存在上升趨勢，要立刻采取相關測試進行確認，確定存在上升趨勢后，則需立刻采取相關措施。目前，一些換流站在線監(jiān)測系統(tǒng)并未具備采集鐵芯接地電流的功能。針對這種情況，要及時開展技術改造，及時將鐵芯接地電流納入在線監(jiān)測系統(tǒng)。鐵芯夾件入地電流監(jiān)視系統(tǒng)如圖4所示。對于在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據不準確的情況，要開展技術攻關，減少轉接環(huán)節(jié)，提高數(shù)據傳輸質量。同時，輕瓦斯作為鐵芯夾件故障的一種輔助信息，運維人員也要加強監(jiān)視。

圖4 鐵芯夾件入地電流監(jiān)視

4.3 開展技術提升

換流變鐵芯夾件故障是目前發(fā)現(xiàn)的新問題，在后續(xù)換流變開發(fā)過程中要加強技術升級，針對這類故障進行針對性分析。例如，加強鐵芯夾件絕緣水平，對鐵芯和夾件接地線未單獨引出的換流變要進行針對性整改，確保接地線單獨引出，避免由于電位不同形成環(huán)流。重新設計鐵芯夾件接地線的安裝位置，確保兩條獨立的接地引線不會因為異物形成回路。同時，安裝的位置要便于測量。

4.4 加強離線檢測

現(xiàn)代在線監(jiān)測技術已經相對成熟，但是由于轉換環(huán)節(jié)較多，可靠性方面依然存在問題。由于換流變的油出現(xiàn)異常是換流變鐵芯夾件出現(xiàn)故障的一個明顯現(xiàn)象，因此為了提高換流變鐵芯夾件故障的監(jiān)測能力應定期開展監(jiān)測工作。運維人員應制定工作計劃，按周期聯(lián)系相關單位進行取油樣檢測工作，并對檢測數(shù)據進行留存、比對以及分析，確保換流變油色譜數(shù)據平穩(wěn)無異常。同時，取油樣過程要嚴格執(zhí)行相關規(guī)定，避免因為操作不當而導致雜質誤入換流本體引發(fā)內部故障。換流站要結合年度檢修工作，制定計劃全面檢查對換流變鐵芯夾件，制定相應的絕緣測試方案，并比對分析每年的記錄。發(fā)現(xiàn)問題后應立即制定消缺計劃，消缺完成后應加強離線檢測，確保缺陷完全消除才能將換流變轉為運行狀態(tài)。

5 結 論

由于內部結構和工作環(huán)境的不同，在日常運行工作中，換流變鐵芯夾件更容易發(fā)生故障。本文通過具體案例分析換流變鐵芯夾件故障產生的原因，結合日常運維人員的習慣，提出了針對性的運維方案，以提高換流變的運維水平。