摘要:在整个的电力系统中,500KV变电站的变压器发挥着非常重要的作用,变压器的运行状态对于电力系统来说至关重要,关系到其安全工作,可靠运行。要想提高电力系统的工作效率就要做好对变电站变压器的维修与保护工作,一旦变压器出现问题,发生事故就要对这些事故立刻做出判断,分析导致这些事故出现的原因,针对原因总结解决问题的办法,确保电力系统的工作效率,减少经济损失。本文针对500KV变电站的变压器故障分析展开讨论,分析了如何诊断其故障,以及对应的预防措施。
关键词:500KV;变电站;变压器故障诊断;分析与预防
从当前来看,我国的电力系统正在发生着巨大变化,电压强度不断升高,电网规模不断扩大,电线的电力容量不断增大,并向着自动化方向发展。变压器作为电力系统中电能的运输的枢纽,发挥着关键作用。变压器-旦在工作状态下发生问题就会严重影响到电网的安全与稳定,甚至对整个的电力用户都会产生非常大的影响,变压器在工作过程中会不自觉地受到短路电磁力带来的威胁,经过大量的时间表明,无论变压器来自于国内还是国外,也无论其质量如何,遇到短路电磁力的威胁,因为其抵抗锻炼的性能相对较差,就会出现绕组损坏问题。下面是一个500KV变压器抗短路能力差所导致的一连串不良事故,根据这些事故,对变压器出现事故的原因进行分析,并探究了解诀措施。
1故障情况
2010年6月16日21时26分,某500kV变电站220kV 274断路器内部发生U相接地故障,线路保护动作,断路器跳闸,42ms后变电站内3号主变压器500kV侧发生U相接地故障,差动保护、重瓦斯保护动作,跳开3号主变压器三侧断路器。3号主变压器U相本体油箱开裂起火,高压干式套管末端(法兰以下浸入主变压器油箱内的部分)炸裂。故障前,该变电站所在地为雷雨天气,气温20℃,附近及架空线路均无落雷记录。主变压器的型号为ODFPS-250000/500,高压、中压侧为德国HSP公司生产的干式套管,于2004年6月29日投运,2005年1月25日曾进行套管密封及高压专项检查试验工作,上次停电检修时间为2008年4月28日,运行至今未发生过重大缺陷。
现场吊检发现变压器高压绕组上部内侧损坏严重,自中部出线部位开始向上数第1、2、20、21、37、38线饼向内塌陷,2根小线烧断。高中压间围屏(与高压绕组塌陷部位对应)存在明显放电痕迹,并延伸至绕组上部层压板。上部压板层中间开裂,且存在明显贯穿放电痕迹,与压板贯穿放电部位对应的主柱和旁柱铁心存在放电灼痕。
2故障原因
变压器绕组的冲击特性随绕组结构形式的不同而不同。当冲击波作用在绕组内会引起震荡,在绕组内将产生高于运行电压值很多的震荡电位。冲击电压大部分作用在绕组首端的几个线段上,第1、2饼的位置恰好是绕组首端的首段位置,承受了大部分的冲击电压。放电电弧随着油气分解物沿着高中压绕组间绝缘纸板向上发展,击穿上端绝缘层压板,从压板中间洞穿,压板两侧对铁心和旁轭放电。
电弧沿绕组内径的上升路径中,第20、21、37、38饼绝缘相应被损坏,造成20饼和21饼、37饼和38饼饼间放电短路,线饼变形。
由于漏磁通客观存在,正常运行时,导线所承受的电动力较小,但当系统短路时,由于绕组中流过的短路电流是正常运行时的几倍乃至几十倍,绕组承受的电动力增至正常时的几倍甚至几十倍。在短路电动力的冲击下,若绕组机械强度不够或压紧力不够将产生机械位移,使不平衡磁势增大,横向漏磁增大,造成绕组承受的电动力增大。当短路情况比较严重时,短路电动力将会使绕组立即失稳而损坏[1]。2010年6月16日21时26分274断路器发生接地故障时,220kV侧电流为48.7kA,550kV侧电流为5.2kA。由于3号主变压器U相存在绝缘和机械强度薄弱点,绕组承受的短路点动力超过临界值,导致绕组失稳而损坏,具体表现为高压绕组局部变形,绝缘破坏,高压线圈对铁心发生贯穿性放电。
3预防措施
1)控制变压器油温。对于正常运行强迫油循环的变压器,上层油温控制在85℃,自冷或风冷变压器上层油温控制在95℃;对于限制运行强迫油循环变压器,上层油温控制在75℃,自冷或风冷变压器上层油温控制在85℃。2)合理分配负荷,避免单一变压器长期保持高负荷运行;保证冷却系统正常运行,冷却器能够正常散热,如在夏季高负荷到来前对风冷系统进行水冲洗,确保散热器工作正常,增大散热效率。3)控制变压器外部短路,变压器三侧选择质量可靠的断路器,低压侧采取绝缘化措施。4)采用半硬自粘导线[2]。早期变压器大部分未采用半硬自粘导线,建议结合设备大修和故障处理情况,将未采用半硬自粘导线的变压器更换为半硬自粘导线;对新订货变压器明确要求绕组采用半硬自粘导线。5)加强带电检测和在线监测。除定期检修预试项目外,还要加强带电检测和在线监测,包括油色谱、微水测试,铁心及夹件接地电流测试、接地导通试验、红外测试、紫外成像、超声局放测试等,及时掌握设备运行状态。6)开展绕组变形测试。利用频率响应分析法(FRA)、超声检测法、低压脉冲法(LVI)、阻杭电压法、视频窥视检测法等,进行绕组变形测试。7)严格控制监造和运输。加大对变压器生产企业的监造力度,确保变压器不存在制造工艺及设计方面的重大缺陷。为防止运输冲撞或由于绕组的机械强度太差,造成绕组损伤,除要求在结构设计中使用可靠的器身定位装置外,在运输过程中还应作好相应的安全措施避免在运输中发生位移。
4结束语
该故障暴露出变压器承载过电流能力较差的问题,变压器生产厂家应吸取故障教训,优化工艺控制和材质选择,提高产品质量。同时,设备运行维护单位应从故障中得到启示,加强变压器技术监督工作,采用先进技术手段掌握变压器运行状态,作好运行维护工作,确保变压器安全稳定运行。
参考文献
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[2]马昊,王伟,张鑫,冯军基,马小光,李静远.一起500kV电力变压器雷电冲击试验击穿故障分析[J].变压器,2019,56(09):74-77.
[3]施耀祥.电力变压器运行异常的征象和故障分析处理[J].农村电工,2019,27(07):43-44.