一起关于 750 千伏某变电站高压电抗器故障情况分析

发表时间:2020/9/2   来源:《当代电力文化》2020年第9期   作者:张志业 雷小龙
[导读] 2019年6月6日04时47份,750千伏喀什变后台监控机发750千伏喀车一线高抗轻瓦斯告警动作
        概述:2019年6月6日04时47份,750千伏喀什变后台监控机发750千伏喀车一线高抗轻瓦斯告警动作,主高抗B相轻瓦斯告警动作,现场检查喀车一线高抗非电量保护装置轻瓦斯告警灯亮,就地装置显示乙炔7.19ul/l。750千伏喀什变喀车一线高压电抗器型号为:BKD-70000/750,厂家为西安西电变压器有限公司,容量为70000kvar,额定电流151.6A,绝缘水平:1550/2100/960kV,出厂序号2018020416,出厂时间2018年12月,本体中油重41吨。
关键字:电抗器,油色谱,屏蔽,铁轭,放电
一、750千伏喀车一线高压电抗器厂验情况
2018年11月,检修公司选派专业技术人员邵新强参加750千伏喀什站喀车一线高压电抗器厂验工作,现场见证高压电抗器绕组直流电阻测试,高抗绕组连同套管对地绝缘电阻、介损及电容量测试、铁芯夹件绝缘电阻、高压端子操作电压冲击、雷电全波冲击、工频交流耐压、短时感应耐压、长时感应耐压、高压套管介损及电容量、电抗器温升、振动、声级、阻抗及损耗测试等试验进行旁站验收,试验数据均合格,未见异常。出厂报告详见附件1。
二、750千伏喀车一线高压电抗器运输情况
2018年12月20日,现场检修人员对750千伏喀什变喀车一线高抗电抗器B相运输中三维冲撞记录仪进行检查,发现在运输过程中,三维重装记录仪电子式记录仪未超标,机械式记录仪X轴最大7g超标(标准值3g),现场建设单位组织召开专题会议,会议中明确先对三相高抗进行内检,由西电厂家出具内检方案,若发现内部存在问题立即返厂维修。2018年12月26日,现场厂家组织开展内检工作,按照内检方案要求,对高压电抗器内部进行全面检查,发现器身绝缘的胶木螺栓有松动迹象,其余未发现异常,现场随即进行了恢复。现场继续进行安装。内检报告详见附件2。
三、验收中交接试验情况
2019年1月20日,现场对喀车一线高抗三相进行现场交接试验(试验报告见附件3),试验人员现场旁站验收,未见异常。
四、耐压后油色谱数据
2019年02月02日,对喀什变喀车一线三相耐压后绝缘油试验,试验数据合格。

五、油色谱数据和瓦斯内气体情况
2019年6月1日,带电后取本体油色谱油样,一天后油样和四天油样均显示无异常。
    
结论    数据未见异常    H2,C2H2,总烃超标
故障后运维人员取出集气盒内气体进行点燃时间,气体可燃烧,并且点燃时有轻微爆炸现象。

三比值法:
C2H2/C2H4=191.4/4.8=39.875(≥3,取值2)
CH4/H2=41.7/346.7=0.1202(≥0.1~<3,取值0)
C2H4/C2H6=4.8/82.9=0.0579(<0.1,取值0)

三比值法:
C2H2/C2H4=190.5/4.5=42.333(≥3,取值2)
CH4/H2=40.8/372.4=0.1095(≥0.1~<3,取值0)
C2H4/C2H6=4.5/8.3=0.05421(<0.1,取值0)

根据《DL-T_722-2014 变压器油中溶解气体分析和判断导则》三比值法判断代码(2,0,0)为低能放电。
六、现场检查情况
1、芯体脱油烘干后,从外观再次全面检查及确认放电点,放电点只有一处,位于上铁轭静电屏蔽与上压板垫块处,痕迹约40mm(长)×8mm(宽)×3mm(深),上铁轭静电屏蔽烧黑痕迹;且临近的夹件拉板同样有放电痕迹。从结构上看,上铁轭静电屏蔽有两处,放电点与高压引线出头支架同一侧。


图一 故障高抗放电部位
上铁轭静电屏蔽结构上由三层绝缘纸板叠装而成,最靠近上铁轭的一层绝缘纸板背侧为铝箔片,每张铝箔片通过铜编织带连接,最外侧铝箔片与绝缘纸板边沿距离5mm。从上铁轭静电屏蔽安装位置看,上铁轭静电屏蔽呈U型状,中间为上铁轭,铁轭两侧为夹件拉板。上铁轭静电屏蔽一侧通过铜引线与夹件连接而接地,另一侧(放电点侧)悬空。

图二 上铁轭静电屏蔽结构及接地
初步看,上铁轭静电屏蔽(悬空侧)若存在异物或者绝缘件不合格,极有可能构成1匝的磁链,在电磁感应作用下在上铁静电屏蔽悬空侧产生电压,从而产生电弧放电,如下图所示。

图三 上铁轭静电屏蔽磁链
2、确认上铁轭静电屏蔽绝缘纸板合格。使用小刀剥开绝缘纸板,如下图所示:

图四 上铁轭静电屏绝缘纸板放电部位
图示可看出,上铁轭静电屏蔽绝缘纸板边沿处已被电弧烧穿,铝箔同样有烧黑痕迹,放电通道已通过铝箔片延伸至绝缘纸板边沿。剖开绝缘纸板从烧穿部位延伸至内部,并没有树枝状放电,说明上铁轭静电屏蔽绝缘纸板不存在质量问题。
3、检查异物情况:
3.1检查上压板垫块压紧螺钉螺纹孔下侧,有未清理干净的螺纹孔油漆纸,未完全脱落,正下方就是本次故障放电点。从西变厂处得知,螺纹孔油漆纸是为了在夹件拉板喷漆时,保护螺纹不被污染而粘贴上去的,喷漆工序完成后,油漆纸需清理干净

图五 上压板垫块螺孔油漆纸
本次参与解体的专家认为,油漆纸与铁质的夹件接触,不可避免表面残留有微小的金属杂质,当高抗运行中振动或在油流冲刷下,油漆纸掉落在上铁轭静电屏蔽于夹件拉板中间,似接非接情况,就形成闭合磁链,在接触不可靠处产生强烈的电弧放电。
3.2进一步检查上铁轭、上压板、角环、围屏,直至绕组线圈端部、铁芯饼,均未发现其他放电点,再无异物异物。解体至此,认为线圈绕组、铁芯饼无异常,明确的放电点只有一处,放电通道也明确,没必要再对芯体剩余部分解体。
七、故障原因分析
1、分析上述解体情况,故障点位于上铁轭静电屏蔽与上压板垫块,再无其他放电点;放电部位正上方螺孔有未完全掉落的油漆纸。通过分析上铁轭静电屏蔽放电点处有异物,异物为油漆纸,从上铁轭静电屏蔽结构上看,通过异物构成1匝的磁链,由电磁感应原理在绝缘纸板铝箔处产生电压,在接触不可靠处产生电弧放电,电弧能量烧穿绝缘纸板,使绝缘垫块形成40mm(长)×8mm(宽)×3mm(深)的烧伤痕迹,变压器油在电弧能量作用下产生大量的特征气体超标,从解体情况看,属于异物引起的故障。
2、现场参与解体专家认为从油色谱数据看特征气体H2、C2H2、总烃含量超标,通过色谱数据分析三比值为210,故障类型为电弧放电现象,解体检查情况与色谱数据吻合。
八、故障原因分析
1、要求西变厂加强工艺质量管控,严格按照工艺要求执行,本台高抗处理故障点后要求增加首端、中性点、铁芯、夹件的局放测试。
2、目前放置在喀什变现场的A、C相高抗,再次排油进箱内检,重点检查异物、紧固件松动情况,清除异物。
3、现场参与解体见证的专家建议后续变压器类设备,尤其是装设有在线监测设备的主变、高抗,若运行中一旦出现轻瓦斯告警,立即缩短在线监测装置监测周期,立即开展离线取油样分析,可有利于后续故障原因分析及定位。
五、结束语
通过对芯体烘干解体后分析,归纳总结高压电抗器运行过程中故障情况原因,,并在设备检修运维中得到了良好应用,不断提升高压电抗器可靠性。















附件3:交接试验报告
750千伏电抗器交接试验报告
工程名称:喀什750千伏变电站间隔扩建工程                  
安装位置:750设备区  喀车一线高压电抗器本体
1.设备参数

2.试验依据

3.试验环境和试验设备

4.绕组的直流电阻
  
5.绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数


6.绕组连同套管介质损耗角正切值tanδ

7.绕组连同套管的绝缘试验

8.与铁心绝缘的各紧固性的绝缘电阻

9.绝缘油试验

10.试验结论




附件4:油色谱数据
喀车一线高抗投运后1天本体油色谱数据:

喀车一线高抗投运后4天本体油色谱数据:

喀车一线高抗B相故障时本体油色谱数据:
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