引 言
近年來變壓器突發(fā)短路沖擊后損壞幾率大增,已占全部損壞事故的40%以上。變壓器經(jīng)受突發(fā)短路事故后狀況判斷、能否投運(yùn),成為運(yùn)行單位經(jīng)常要決策的問題。以前變壓器發(fā)生突發(fā)短路事故以后,需要組織各方面專家分析事故成因,然后確定試驗(yàn)方法,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繼續(xù)分析或者追加試驗(yàn)。這種分析、搶修機(jī)制已不適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)停電時(shí)間限制、高可靠性以及事故嚴(yán)重性等情況。北京供電局修試處總結(jié)300余臺(tái)110kV及以上電壓等級(jí)變壓器多年運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)形成了一套固定的短路突發(fā)事故試驗(yàn)分析方法,即油色譜分析、絕緣電阻試驗(yàn)、繞組直阻試驗(yàn)和繞組變形試驗(yàn)“四項(xiàng)分析”。實(shí)踐證明,“四項(xiàng)分析”基本能夠滿足變壓器突發(fā)事故的分析要求。
1 分析項(xiàng)目
1.1 變壓器油中溶解氣體色譜分析
用于判斷變壓器內(nèi)是否發(fā)生過熱或者放電性故障。該項(xiàng)目對變壓器突發(fā)事故的故障判斷十分敏感,但需要儀器精度高,僅適于在試驗(yàn)室進(jìn)行,故比較費(fèi)時(shí)。實(shí)踐中,多數(shù)情況下對缺陷的初步定性要依靠它,綜合分析也要結(jié)合色譜分析結(jié)果進(jìn)行,而且該方法能判斷出很多別的試驗(yàn)無法發(fā)現(xiàn)的缺陷,例如中興莊變電站35kV原#1變壓器突發(fā)事故后,無載分接開關(guān)處放電,但直阻試驗(yàn)反映不出來,只有色譜分析才能發(fā)現(xiàn)。
1.2 絕緣電阻試驗(yàn)
變壓器各繞組、鐵心、夾鐵、外殼相互之間的絕緣電阻是否正常,是常用的簡易檢查項(xiàng)目。如老君堂變電站220kV原#1變壓器事故掉閘后首先進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn),很快發(fā)現(xiàn)三側(cè)繞組和鐵心對地的絕緣電阻幾乎為0,馬上就判斷為縱絕緣擊穿且鐵心燒損,與吊罩檢查結(jié)果相符;又如下面述及的110kV林河變電站#2變壓器,也是借助絕緣電阻試驗(yàn)確定了缺陷位置。
1.3 繞組直阻試驗(yàn)
直阻試驗(yàn)檢查導(dǎo)電回路中分接開關(guān)接觸是否良好、引線接頭焊接或接觸是否良好、繞組是否斷股、匝間有無短路等缺陷,可配合多種試驗(yàn)共同確定缺陷,被1997年的部頒預(yù)試規(guī)程確定為變壓器最重要的電氣試驗(yàn)項(xiàng)目。由于電網(wǎng)短路容量越來越大,短路事故在直阻方面的反映往往很明顯。如北土城變電站110kV原#2變壓器事故后,通過繞組變形試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低壓繞組異常,但絕緣電阻正常,色譜分析結(jié)果表明發(fā)生了涉及絕緣部位的放電,最后依靠低壓三相直阻不平衡的試驗(yàn)結(jié)果分析出:低壓繞組明顯變形且繞組嚴(yán)重受損,須進(jìn)行大修。大修時(shí)發(fā)現(xiàn)幾乎所有的繞組都已經(jīng)扭曲變形,內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞。
1.4 繞組變形試驗(yàn)
它是通過各線圈在高頻下的響應(yīng)特性來判斷其結(jié)構(gòu)和周圍狀況是否發(fā)生明顯變化的新型試驗(yàn)項(xiàng)目。如220kV懷柔變電站#1變壓器1997年3月發(fā)生套管爆炸事故,由于不知線圈內(nèi)部狀況,不能決定是否更換線圈,后根據(jù)繞組變形試驗(yàn)結(jié)果正常的結(jié)論確定不再更換線圈。在大短路容量的電網(wǎng)中近年變壓器發(fā)生出口短路事故比率較高(例如華北電網(wǎng)1998年的4起變壓器事故中3起源于短路沖擊),而繞組變形是其中常見的嚴(yán)重缺陷,所以該項(xiàng)目是現(xiàn)場決定變壓器是否投運(yùn)的主要依據(jù),有其它試驗(yàn)項(xiàng)目不可替代的作用。220kV老君堂變電站原#2變壓器短路事故后所有電氣和色譜試驗(yàn)均正常,但繞組變形試驗(yàn)表明繞組已經(jīng)變形并在大修時(shí)被確認(rèn)。該項(xiàng)試驗(yàn)在北京供電局已經(jīng)開展4年,共進(jìn)行229臺(tái)次,其中事故后試驗(yàn)46臺(tái)次,發(fā)現(xiàn)缺陷10起,沒有一起判斷錯(cuò)誤的情況。
近3年來,共進(jìn)行了40余次事故搶修,依照上述“四項(xiàng)分析”分析無一誤判??梢?,這套分析方法比較適于現(xiàn)場,但必須強(qiáng)調(diào):“四項(xiàng)分析”要綜合起來使用,方能得出正確的結(jié)論。
2 應(yīng)用實(shí)例
例1:1998-10-1,110kV林河變電站一臺(tái)10kV開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作掉閘,重合失敗,7s后#2變壓器(SFZ—40000/110,1996-11投運(yùn))本體輕、重瓦斯,閘箱重瓦斯,差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作,變壓器高、低壓側(cè)開關(guān)掉閘,退出運(yùn)行。
油色譜分析表明:總烴含量急劇增加,CO、CO2增加較少,結(jié)論為變壓器內(nèi)部存在突發(fā)性的裸金屬部位的放電。電氣試驗(yàn)分析表明:繞組直流電阻試驗(yàn)正常;繞組變形試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低壓繞組略有疑點(diǎn);絕緣電阻試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低壓繞組對高壓繞組、鐵心及地的絕緣僅有25 MΩ。進(jìn)行分解試驗(yàn)以查找缺陷位置:高壓繞組對低壓繞組、鐵心以及地絕緣電阻正常;鐵心對高、低壓繞組及地絕緣電阻正常。判斷結(jié)果是:低壓繞組非線圈部位對地部位的絕緣有問題。
綜合分析:變壓器內(nèi)部發(fā)生突發(fā)性的裸金屬部位放電,但繞組變形、直流電阻試驗(yàn)又未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷,故線圈本身有缺陷的可能性很小;低壓繞組有微弱的變形,對地絕緣只有25MΩ,故低壓繞組接近變壓器箱體的部位(尤其是出線處——即低壓繞組對地部位)因短路沖擊而放電的可能性最大;低壓繞組出線處的手孔可以打開,故可方便地在現(xiàn)場檢查。
變壓器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn):低壓內(nèi)部引線銅排的多個(gè)木夾板中,有兩處沒有包扎銅排的輔助絕緣,其中低壓引線上部木夾件處銅排有相間短路放電痕跡,木夾件表面燒黑,引發(fā)相鄰部位銅排相間發(fā)生油間隙電弧放電。變壓器內(nèi)部散落放電后的銅渣少許,油中炭素較多,線圈上部墊塊多處松動(dòng)。證明試驗(yàn)對于故障部位的判斷基本正確,該變壓器現(xiàn)場處理后投入運(yùn)行。
例2:1996-10-28,呂村#2變壓器(SFPSZ9—120000/220,1992年投運(yùn))110 kV側(cè)B相套管爆炸,套管芯子向上竄起30cm,套管整體上移10cm,根部嚴(yán)重噴油,故障錄波器、差動(dòng)保護(hù)、輕重瓦斯、防爆筒均動(dòng)作。
試驗(yàn)分析:拔掉高壓、中壓側(cè)所有套管后,做電氣試驗(yàn)結(jié)果正常。鑒于套管爆炸從未發(fā)生過,上級(jí)單位決定該變壓器返廠大修。但變壓器運(yùn)輸要經(jīng)過一座高速公路橋,工期不允許。最后,根據(jù)試驗(yàn)人員的建議,先進(jìn)行繞組變形試驗(yàn),結(jié)果正常,之后進(jìn)行局部放電試驗(yàn),結(jié)果正常。投運(yùn)后運(yùn)行正常。