±800 kV特高压直流高端换流变故障分析

夏云礼，常开忠，柳坤

(中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局，昆明 650217)

±800 kV特高压直流高端换流变故障分析

夏云礼，常开忠，柳坤

(中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局，昆明 650217)

介绍±800 kV云广特高压直流工程在极Ⅰ高端阀组调试期间，两台600 kV换流变乙炔异常增长。通过油色谱分析确定内部存在故障，利用超声波进行故障定位，通过现场从检修孔进箱检查、返厂吊芯检修、部件解剖等，确定故障原因，并提出改进措施。表明换流变内部部件在设计、材料选型、生产制造工艺、质量检测等环节上优化和控制对换流变安全正常运行的重要性。

特高压直流；换流变压器；油色谱分析；超声波定位；接头压接

0 前言

±800 kV云广特高压直流输电工程在极Ⅰ高端阀组带电调试经大负荷试验后发现两台600 kV换流变012B B相 (EFPH8457)、C相 (ZZDFPZ -250000/600HD)乙炔含量超注意值[1-2]，对极Ⅰ高端阀组进行小负荷调试试验，以确定换流变乙炔增长情况，并对两台换流变进行超声波故障定位。根据定位结果先对故障表现较为严重的012B C相换流变进行现场进箱检查，现场结果并未发现明显异常，将两台故障变压器吊罩解体检查到故障点，对故障问题进行分析并修复。

1 故障设备基本情况

1.1 设备基本参数

发生故障的两台换流变均为高端600 kV换流变，为单相双绕组变压器，绕组接线方式为Yn/△11。换流变型号分别为EFPH8457、ZZDFPZ-250000/600；额定容量250/250(网侧/阀侧△) MVA；额定电压 (525/3)/169.85 kV；电压比调节级数为24；调压范围-7.5%～+22.5%；电压档距1.25%；冷却方式为 ODAF(强油循环风冷)。

1.2 出厂试验及交接试验

两台换流变的出厂试验项目：交流耐压、直流耐压、局部放电、操作冲击、雷电冲击、油流带电测试等都符合标准要求；现场交接试验项目：直流电阻、绕组及线圈的绝缘电阻、变比测试、介损等试验均合格，交接试验及投运前的油色谱测试结果各项指标均在标准要求范围内[3-4]。

2 故障换流变油色谱数据分析

2.1 油色谱试验数据

根据标准要求，经大负荷试验后，对极Ⅰ高端阀组6台换流变进行全部取油样试验，发现012B B、C相两台换流变色谱数据存在异常，各项数据变化趋势类似，其余4台均正常。为排除色谱试验过程中存在的误差，再次对这两台换流变取样试验分析，确认这两台换流变存在重大异常。后对其进行小负荷带电试验取样分析以进一步分析故障特征。因两台换流变色谱数据变化类似，列出为012B C相换流变油色谱数据。从数据中可以看出，换流变色谱中C2H2和H2含量增长迅速，而其他气体含量基本稳定，说明变压器内部存在放电故障。

2.2 油色谱数据分析

根据设备带电情况，在故障发现初期，计算时间取24 h，油总重139.2 t，油比重取0.87 t/ m3，计算C2H2、H2和总烃的绝对产气速率rC2H2= (ci2-ci1) /Δt· G· d=51.33ml/h， rH2= 111.17ml/h，rc=59.07 ml/h。可以看出 C2H2、H2和总烃增长速度很快。

利用三比值法分析，编码为2、1、2，判断存在低能放电现象。故障可能为引线对电位未固定的部件之间连续火花放电、分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电、裸金属放电等情况[5]。

3 换流变故障超声波定位

根据色谱分析情况，在小负荷工况下分别对两台换流变进行超声波故障定位，从定位结果看两台换流变故障点位置相近[6]。

3.1 整体全面定位

单阀组300 MW负荷下，将12个超声波传感器均匀布置在换流变四周，未能检测到局放超声波信号；在进行大负荷试验时，将12个超声波传感器主要布置在换流变下半部分，如图1所示。当单阀组负荷达到833 MW时，8号通道和9号通道的超声波传感器检测到异常局放超声波信号，而且8号通道的信号比较强，幅值高达65 dB。把其他未接收到信号的通道移至8号通道附近，则在8号通道附近的超声波传感器都检测到异常局放超声波信号。为了在大负荷状态下进行全面检测，多次移动超声波传感器至换流变其他位置，未发现异常局放超声波信号。通过数次试验排查，确定换流变内部的放电源在换流变中间下夹件位置。

图1 大负荷时超声波传感器布置示意图

3.2 中部夹件附件重点定位

确定异常局放超声波信号主要来自换流变中间下夹件位置后，重新调整传感器的位置 (如图2所示)，对放电源进行三维定位。坐标原点设在冷却风扇侧左下角 (面向冷却风扇侧)，X轴的正方向由冷却风扇侧指向分接开关侧；Y轴的正方向由下向上；Z轴的正方向由左向右 (面向冷却风扇侧)。通过移动传感器的位置，进行多次定位，定位结果都比较一致，信号源主要集中在换流变中间下夹件位置 (X：4 000 mm，Y：700 mm，Z：2 200 mm)。

图2 定位时超声波传感器布置示意图

图3 超声波传感器布置在下半部分时的特征信息图

图4 故障点定位图

4 故障查找与分析

4.1 检修孔进箱内检

通过色谱分析及超声波定位结果，分析故障可能为两柱间下部夹件上的拉带屏蔽盒周围屏蔽线松动、两柱中间半导体屏蔽隔板有问题，或是阀侧套管出线装置内部有问题造成。为排查故障点，先对012B C相换流变进行现场进箱检查，以排除拉带屏蔽盒周围屏蔽线松动以及内部其他一些金属接线松动、悬浮放电等问题。

根据故障分析结果，现场进箱主要检查了两柱间下部夹件上的拉带屏蔽盒周围屏蔽线的紧固螺栓以及内部一些金属螺栓。检查后发现两柱间下部夹件上的拉带屏蔽盒左下角的屏蔽螺栓帽有少许松动，其他未发现明显异常。

将松动的屏蔽螺栓帽紧固后，重新滤油并按相关工艺对该台换流变进行注油，经热油循环并静放后对该台换流变进行了如下电气试验：绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比和极化指数，各项试验结果均合格[7]。试验合格后换流变重新带电进行试验。

4.2 吊芯检修

换流变返厂后，对012B C相换流变器身进行全面详细检查，未发现异常，随即拆卸套管出线装置，检查发现柱1侧主引线与屏蔽层间的等电位连接线脱落，外观检查并未发现明显放电点。

根据分析结果，对两柱间屏蔽层靠近超声波定位点的均压铜管、屏蔽层各纸层、各纸层中间的半导体层进行逐项检查，对铁芯底部拉带屏蔽罩、网侧铁芯旁厄带屏蔽罩及接线、内部固定螺栓、固定夹件等进行全面检查，均未发现明显放电痕迹。

结合012B C相换流变检查情况，对012B B相进行检查，拆卸套管出线装置时在与C相同位置发现其等电位线已脱落，其他检查无明显异常。

4.3 出线装置解剖

由于两台换流变故障现象基本一致，决定在工厂内对两台换流变出线装置进行解体检查。解剖后发现等电位连接线末端绝缘有微小的局部放电痕迹。

4.4 故障分析

针对检查发现的问题，故障根本原因为出线装置等电位线接头压接不牢固，导致在运行震动等情况下发生脱落，进而导致放电情况发生。

5 结束语

1)对换流变压器内部任何一个微小电气连接部件，从部件设计、材料选型、生产制造工艺、质量检测等环节，任一环节出现问题都将可能引起严重故障。

2)对电气设备内部连接线接头的压接方法，应充分考虑设备在运行过程中由于震动等因素引起松动或脱落可能。

3)此次换流变故障的发现和检修过程，表明使用油色谱分析、超声波故障定位等方法对正确锁定换流变内部故障具有重要作用。

[1] GB/T 7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].2001.

[2] GB/T 7595-2008，运行中变压器油质量 [S].2008.

[3] GB/T 18494.2-200，变流变压器第2部分：高压直流输电用换流变压器 [S].2007.

[4] GB 50150-2006，电气装置安装工程电气设备交接试验标准 [S].2006.

[5] 董其国.电力变压器故障与诊断 [M].北京：中国电力出版社，2000.

[6] 广州供电局试验研究所.±800kV楚雄换流站极Ⅰ012B换流变C相局部放电超声波检测报告 [R].广州：广州供电局试验研究所，2010.

[7] JB/T 501-2006，电力变压器试验导则 [S].2006.

Diagnose Analysis on Accident of Converter Transformer of Yunnan-Guangdong UHVDC System

XIA Yunli，CHANG Kaizhong，LIU Kun
(Kunming Bureau，CSG EHV Power Transmission Company，Kunming 650217)

During the Pole1Group1 commissioning of the Yun-Guang±800 kV UHVDC project，acetylene abnormal growth in two 600 kV transformers.And that through the oil chromatographic analysis of internal faults exist，determine the fault position by using ultrasonic positioning method.After that，the maintainers enter the transformers to checked，at last lifting core parts inspection in the factory workshop，anatomy the fault location.Finally to determine the fault the reasons，put forward the improvement measures. From this paper，the importance of the converter internal components in the design，material selection，manufacturing process，quality inspection and other links on the optimization and control to the transformers had been confirmed once again.

UHVDC；transformers；the oil chromatographic analysis；ultrasonic positioning；cable connector crimping

TM86

B

1006-7345(2014)05-0066-03

2014-05-13

夏云礼 (1985)，男，学士，工程师，中国南方电网超高压输电公司昆明局，主要从事特高压直流输电系统运行维护工作(e-mail)csgxyl＠163.com。

常开忠 (1972)，男，学士，高级工程师，中国南方电网超高压输电公司昆明局，主要从事特高压直流输电生产管理工作。

柳坤 (1983)，男，学士，工程师，中国南方电网超高压输电公司昆明局，主要从事特高压直流输电系统运行维护工作。