對(duì)110KV變壓器高壓套管故障原因及處理進(jìn)行分析
摘要：結(jié)合工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本文以110KV柴泊變電站1#主變壓器為例，從110KV變壓器套管內(nèi)部缺陷的發(fā)現(xiàn)、診斷和處理過(guò)程，利用IEC三比值法，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致高壓套管底座發(fā)熱、絕緣油乙炔超標(biāo)、電容量測(cè)試數(shù)據(jù)偏差較大的原因是套管末屏引線與接線柱連接松動(dòng)。此次故障處理的經(jīng)驗(yàn)可以為變壓器高壓套管的吊裝、檢修和試驗(yàn)工作提供參考。
關(guān)鍵詞：紅外測(cè)溫；色譜分析；高壓試驗(yàn)；套管；電容量
一、設(shè)備簡(jiǎn)介和故障概況
110KV柴泊變電站1#主變壓器型號(hào)為SFSZ9-31500/110+-8*2.5%，于1998年6月正式投運(yùn)，變壓器110kV高壓側(cè)套管型號(hào)為BRLW-110/630-4，中性點(diǎn)套管型號(hào)為BRLW-72.5/630-4。
2008年5月26日，紅外測(cè)溫巡檢發(fā)現(xiàn)該主變高壓側(cè)套管升高座部位溫度異常。其中：A相套管底座57℃；B、C兩相46℃，當(dāng)時(shí)該套管運(yùn)行負(fù)荷電流76A；室外溫度27℃；變壓器本體溫度約46℃。考慮到變壓器高壓套管升高座部位三相之間差別較大，公司高度重視，將其視為異常情況，定為二類缺陷，制訂了具體方案進(jìn)行跟蹤監(jiān)督。因缺陷未消除，于是決定停電檢查處理�！ �
二、檢查試驗(yàn)
1.第1次高壓試驗(yàn)
2008年6月2日停電后，對(duì)該站1#變110KV高壓側(cè)套管進(jìn)行了高壓試驗(yàn)測(cè)試，絕緣電阻、介損和電容量測(cè)試等各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果未發(fā)現(xiàn)異常，只是A相套管電容量誤差偏大，但未超過(guò)注意值(±5%)，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表中：Cx為實(shí)測(cè)電容值；tgδ為介質(zhì)損耗因數(shù)；C標(biāo)為標(biāo)稱電容值；ΔC為Cx與C標(biāo)之間的相對(duì)誤差。
2.色譜分析的診斷
2008年6月2日停電后，對(duì)4只高壓套管取油樣，進(jìn)行色譜分析，發(fā)現(xiàn)該主變110kV側(cè)4只套管乙炔含量均大幅超標(biāo)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)注意值標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
根據(jù)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程，C2H2含量注意值為2×10−6L/L(110kV及以下套管)，特征氣體乙
炔含量超過(guò)該值，超標(biāo)嚴(yán)重；總烴和H2含量均不超標(biāo)。因此初步判斷該變壓器存在放電性故障[1-2]。特征氣體CO、CO2含量變化不大，說(shuō)明故障部位不涉及固體絕緣物，放電可能是由于金屬接觸不良引起的。利用IEC三比值法，計(jì)算出所測(cè)4只套管特征氣體的比值編碼均為2、1、0，故障類型判斷為低能量的放電。
綜合以上分析，認(rèn)為該變壓器的故障性質(zhì)屬于金屬接觸不良引起的低能量放電[2-3]，且不涉及固體絕緣物。針對(duì)所取油樣化驗(yàn)色譜分析發(fā)現(xiàn)，4只套管均出現(xiàn)乙炔嚴(yán)重超標(biāo)的同種缺陷，這樣的幾率非常少見(jiàn)。有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部分技術(shù)人員分析認(rèn)為不可能出現(xiàn)三相套管同時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題的情況，并且還發(fā)現(xiàn)中性點(diǎn)套管乙炔含量最高，認(rèn)為中性點(diǎn)運(yùn)行時(shí)電壓較低，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了懷疑。研究決定，對(duì)4只套管換油處理后進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)分析�！ �
3.第2次高壓試驗(yàn)
2008年6月14日再次停電，計(jì)劃對(duì)A、B、C3只套管換油處理后再進(jìn)行試驗(yàn)。從變壓器上取下套管，抽真空，進(jìn)行了換油處理。再次進(jìn)行高壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)A、B、C三相套管電容量非常小，均不超過(guò)0.15pF，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于銘牌上的標(biāo)稱電容；其中A、B兩相在升壓過(guò)程中，內(nèi)部還出現(xiàn)清脆的放電聲，而未進(jìn)行換油處理的中性點(diǎn)套管試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。
為了進(jìn)一步分析，又用反接法，加1kV較低電壓，測(cè)量末屏對(duì)地的電容。同樣地，中性點(diǎn)套管試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，而A、B、C三相套管末屏對(duì)地電容非常小，詳細(xì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
從2次高壓試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，第1次試驗(yàn)結(jié)果并非不正確，而是套管末屏引線與接線柱連接松動(dòng)，試驗(yàn)時(shí)加壓10kV，仍能加上電壓測(cè)出套管電容。高壓套管抽真空注油時(shí)，由于氣流及油流的作用
力，導(dǎo)致松動(dòng)僅連接幾絲的多股軟銅線與接線柱徹底斷開(kāi)，故第2次試驗(yàn)時(shí)測(cè)不出電容。
至此已經(jīng)可以斷定：該主變110kV側(cè)A、B、C3只套管內(nèi)部末屏均已斷線。于是迅速聯(lián)系廠家進(jìn)行更換處理�！�
三、故障原因分析
分析認(rèn)為，故障原因主要有以下幾個(gè)方面：
1）制造工藝存在缺陷。套管末屏在運(yùn)行電壓下必須接地，試驗(yàn)時(shí)需要把接地解開(kāi)，用來(lái)作測(cè)試端子。該套管末屏是通過(guò)一根約1.0mm2的多股軟銅線連接到一個(gè)帶瓷套的接線柱上，在套管外部經(jīng)過(guò)法蘭接地。末屏引線是在套管內(nèi)部與接線柱脫落的，可能是廠家人員在安裝套管過(guò)程中首先把小套管引線在內(nèi)部與接線柱連接后，再安裝套管瓷套，然后從套管外部壓緊小套管接線柱螺絲，此時(shí)接線柱會(huì)出現(xiàn)連軸轉(zhuǎn)，造成內(nèi)部螺絲松動(dòng)，使得多股細(xì)銅線出廠時(shí)只壓接了幾絲，造成接觸不良。
2）末屏引線與接線柱連接處接觸電阻大，電流通過(guò)時(shí)發(fā)熱。電容型套管運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)末屏引線有電流通過(guò)(約5mA)，電流雖不大，如果接觸不良，連接部位會(huì)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生懸浮電位而放電，色譜分析能發(fā)現(xiàn)乙炔嚴(yán)重超標(biāo)，高壓試驗(yàn)加壓較低，結(jié)果正常。
3）換油處理過(guò)程中，抽真空及注油時(shí)抽氣口距離末屏引線只有5cm左右，氣流及油流的作用力使得僅剩幾絲的小引線完全脫落。
4）理論上變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)運(yùn)行時(shí)不帶電，實(shí)際運(yùn)行中三相電壓不會(huì)絕對(duì)平衡，正常情況下有近千伏電壓，末屏接地不良也會(huì)放電，系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)就接近于相電壓了，中性點(diǎn)套管末屏引線接觸不良造成色譜分析結(jié)果異常。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)今次故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)提醒我們，在進(jìn)行變壓器高壓套管吊裝、檢修及試驗(yàn)時(shí)，一定要嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行操作，防止套管末屏與接線柱螺絲壓接處松動(dòng)而接觸不良，并導(dǎo)致發(fā)熱或低能量放電。綜合應(yīng)用紅外測(cè)溫、油色譜分析、高壓試驗(yàn)等技術(shù)手段能夠及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷性質(zhì)及原因，進(jìn)而制定出科學(xué)的處理措施，同時(shí)也是搞好設(shè)備狀態(tài)檢修工作最基本的重要手段。
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