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【技术解析】隔离变压器夹件多点接地缺陷的分

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-13 09:29    点击量:

    摘要:随着我国电力建设规模的逐渐扩大以及日益复杂的电网结构,电力企业为确保安全运行,对电力设备可靠性的要求越来越高.通过一次220 kV 线路故障引起的主变停电事故,分析高压输电线路及高压隔离变压器断路器的常见故障及防范措施.

【技术解析】隔离变压器夹件多点接地缺陷的分
    隔离变压器正常运行时,铁芯和夹件必须分别可靠接地,同时还应避免多点接地,否则接地点之间形成闭合回路,由于磁场作用,将会在铁芯或夹件上感应产生环流,造成铁芯或夹件局部过热,对隔离变压器油产生劣化作用,缩短隔离变压器使用寿命,环流较大时甚至会直接导致铁芯或夹件烧毁,对隔离变压器安全运行危害极大[1].

    现场实际中,铁芯多点接地较为多发,引起的后果也更为严重,通常用户非常关注,而夹件多点接地则没有引起足够注意[2].事实上,夹件多点接地虽发生概率低,影响也相对小些,一旦出现过大的接地电流,长期得不到处理或限制,也将严重威胁隔离变压器安全运行.近些年,国网系统内曾连续发生过夹件多点接地导致隔离变压器烧毁的事故,相关问题必须引起重视.

    1、隔离变压器缺陷描述淮南电网某220 kV 隔离变压器型号为SFSZ10–150000/220,额定电压230/121/38.5 kV,额定容量150 MVA,于2009 年2月出厂次月投运,投运前的安装检查及交接试验(含油质试验)未见异常,但投运4 个月后曾出现油色谱氢气超标现象(实测值235 μL/L),且产气速率呈较快增长趋势.

    为确保隔离变压器运行安全,同年12 月对该设备进行了滤油脱气处理,之后油中氢气含量减至28 μL/L,其后两个月内的油色谱跟踪试验发现氢气含量虽仍有细微增加,但产气速率非常缓慢.此后,隔离变压器一直运行良好,未见任何异常现象,直至2015 年5 月检测发现夹件接地电流超标(实测值360 mA).

    隔离变压器缺陷发现后,立即对该隔离变压器进行取油样分析,结果微水、耐压及色谱数据均正常.通过连续三周内对隔离变压器运行情况的严密监视,发现夹件接地电流随负荷增加而增大(当2015 年6 月23 日负荷为105 MW 时,接地电流达6290 mA),油样分析微水、耐压试验数据无明显变化,但色谱氢气含量异常(6 月23 日取样,油中氢气含量突增到162.1 μL/L).对隔离变压器进行临时停电试验,测得铁芯对地绝缘电阻60000 MΩ,铁芯对夹件绝缘电阻51000 MΩ,而夹件对地绝缘电阻几近于零(7 Ω).

    根据绝缘电阻测试结果,基本可以断定隔离变压器夹件有多点接地,而且非常可能是金属接触接地,因为单纯的绝缘件受潮不会导致绝缘电阻值近似于零.

    2、隔离变压器缺陷分析根据隔离变压器缺陷表征现象和试验诊断数据,结合隔离变压器历史运行信息,对本次隔离变压器缺陷情况进行深入探讨分析,重点研究分析本次隔离变压器缺陷对隔离变压器安全运行的影响以及可能的接地隔离变压器缺陷部位.

    2.1 本次隔离变压器缺陷对隔离变压器安全运行的影响从理论原理上分析,结合现场经验,夹件多点接地不同于铁芯多点接地,其产生的环流主要是由漏磁通感应产生,接地电流一般不会太大,通常最大不会超过十几安培[3],按目前6290 mA 的接地电流,不会对隔离变压器正常运行造成较大影响,在迎峰度夏不便停电之际,隔离变压器可以继续运行,待负荷高峰期过后再停电处理隔离变压器缺陷,但由于负荷增大时,受漏磁增加的影响,夹件上感应环流会随之增大,为保险起见,须对隔离变压器进行适当的限负荷.

    2.2 本次隔离变压器缺陷与2009年氢气超标现象有无必然联系隔离变压器2009 年初次投运后不久曾出现油中氢气超标异常现象,但油中其他气体含量均正常,说明隔离变压器内部并无放电现象,绝缘性能未受影响.由于交接试验时油微水、耐压及色谱分析均合格,运行4 个月后氢气超标,有可能是产品制造时内部绝缘材料烘烤不彻底,导致主变带负荷运行时绝缘材料中残留水分由于热作用而散发到油里面并分解产生了氢气.

    对于隔离变压器本次隔离变压器缺陷后,6 月测得油中氢气超标问题,从负荷、接地电流、氢气含量等数据(如表1 所示)综合分析,极可能是因为大负荷情况下夹件环流增大、加强了热作用,导致绝缘材料中仍残余的水分进一步散发出来并分解产生氢气.因此,在因果机理上,本次隔离变压器缺陷与2009 年氢气超标现象并无必然联系.

    2.3 内部夹件主要的可能接地部位有哪些查阅设计图纸和技术说明书,仔细研究该隔离变压器内部结构,对夹件多点接地的可能部位进行逐一梳理,其中可能性较大的接地部位主要有以下几处:

    1 位于隔离变压器钟罩顶部的定位柱(如图1 所示).为防止运输途中器身(芯体)在里面发生位移,隔离变压器设计制造时在油箱上部、下部设置了多处固定点,上部定位柱共有三处,定位柱的四周通过绝缘挡板与油箱绝缘(挡板厚度为2 ~ 3 cm),如果绝缘挡板破损或是有金属颗粒、毛刺搭接,夹件将与油箱相连而出现多点接地现象.

    2 位于隔离变压器油箱底部的定位栓如图1 所示,其作用与钟罩顶部的定位柱相同,对芯体进行固定保护,保障运输途中隔离变压器安全.底部定位栓共有4 处,分别通过绝缘垫板与油箱内壁绝缘,如果绝缘垫板破损或有金属异物,同样将导致夹件出现多点接地现象.

    3 位于有载开关托板与金属铆钉之间处如图2 所示.金属托板是与夹件相连的,金属铆钉则与开关法兰相连,正常情况下有载调压开关托板与金属铆钉呈水平状,相互间存在一定间隙(比较小,2 cm 左右),只要有载开关安装时法兰精确平整,托板与铆钉不会有接触.但若有载开关安装时,法兰稍有偏移、开关本身倾斜或是铆钉产生位移,由于隔离变压器运行时电动力作用下产生振动,金属托板与金属铆钉之间的间隙会越来越小直至最终相互接触,造成夹件与油箱相通而使夹件多点接地.

    隔离变压器初次投运前进行过现场吊罩检查,未发现任何异常情况,而且安装完毕后绝缘测试及相关试验均合格,因此,上下定位出现金属异物搭接的可能性相对小些,而定位处绝缘挡板(垫板)完全破损是需要较长时间的发展过程的,可能性也比较小,可能性最大的接地点就是有载开关托板与铆钉之间直接接触,应列为隔离变压器缺陷排查的重点部位.

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