一起罕见的500 kV主变总烃异常缺陷分析

万勋，刘赟，刘兴文，秦家远，万元，江珉，赵世华，谢耀恒

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.五凌电力有限公司五强溪水电厂，湖南怀化419600)

一起罕见的500 kV主变总烃异常缺陷分析

万勋1，刘赟1，刘兴文1，秦家远1，万元2，江珉2，赵世华1，谢耀恒1

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.五凌电力有限公司五强溪水电厂，湖南怀化419600)

文章记录了一起500 kV主变总烃异常缺陷从出现至发展的跟踪全过程。其间对该主变进行了试验及内检等多次诊断，但检测结果无法准确符合任一缺陷特征，最终经过逐一排除后确定了缺陷原因，并通过解体检查验证了分析。

绕组；股间短路；变压器油；总烃

变压器绕组的股间短路是十分罕见的缺陷。在出现此类缺陷时，通常只反映出油中溶解气体含量明显升高，呈现过热性故障特征，但各种常规甚至特殊试验结果不会有明显变化，难以准确判断缺陷性质。某电厂500 kV 2号主变在发现总烃异常升高后，由于时值丰水期，主变带病在运行。在运行期间，对主变进行了多次会诊，分析了绕组、铁芯、夹件、分接开关、磁屏蔽等可能造成主变过热缺陷的部位，最终确认了主变缺陷原因。并在主变出现轻瓦斯信号后诊断主变不适合继续投运，在缺陷扩大前停运。

1 发现故障及跟踪分析

某年1月15日，湖南某电厂500 kV 2号主变在常规试验时发现油中总烃达到597 μL/L，并出现乙炔1.4 μL/L，三比值法计算结果为022，缺陷性质为高温过热，色谱数据见表1；该主变型号为SSP300000/500，额定电压550－2×2.5/15.75 kV，1995年3月出厂。发现异常后，对主变进行了常规试验，绝缘电阻、直流电阻、电压变比、介质损耗及电容量、绕组频响试验，结果均合格；主变进人内检，对引线、分接开关表面、高压绕组表面及上、下铁芯可见部分进行了检查，未发现明显放电或发热痕迹；开启油泵24 h后进行油色谱检查，色谱未见明显变化，并对油泵电机进行了检查，确认了总烃上升现象并非油泵造成。由于以现有检查情况无法准确判断色谱异常原因、变化趋势及缺陷是否仍然存在。决定将主变滤油后复电，并进行跟踪分析，1月30日，主变恢复运行。

表1 2号主变油色谱试验结果μL/L

滤油后对主变进行了24 h的空载，总烃从7.88 μL/L上升至8.93 μL/L，但由于可能存在回溶现象，较短的时间无法确定铁芯是否存在缺陷。由于水位压力，电厂决定将主变带负载运行。

此后，该主变总烃始终呈缓慢增长趋势，图1所示为1月30日复运至3月20日该变压器日平均负荷及总烃含量变化趋势。在此期间，色谱三比值法结果始终为022，呈高温过热缺陷特征。

图1 总烃及负荷变化情况

2 第2次停电检查

3月28日，该主变总烃明显增长，并出现乙炔；对主变进行了第2次停电，进行直流电阻、电压比、介质损失、短路阻抗、空载损耗、频响、局部放电等试验，空载损耗160 kW，与铭牌值157 kW接近，其余试验也无明显异常。但局放试验时发现A相局部放电量达到2 300 pC，B，C相分别为260 pC，240 pC。根据试验结果分析，该主变铁芯未出现严重的老化或绝缘缺陷，A相绕组存在绝缘缺陷，但油色谱三比值法显示故障为高温过热，因此该绝缘缺陷并非造成油中总烃升高直接原因。

再次进行了主变内检，范围包括高、低压引线，高压绕组、铁芯可见部分，夹件等部位，对磁屏蔽进行逐一检查并测试对地绝缘，虽发现数处多点接地现象，但未发现明显发热部位，并对A相进行了重点检查，但内部行动受限，仍未发现明显缺陷点。此时仍无法确认主变缺陷原因，以下原因均存在可能:(1)无载分接开关接头接触不良；(2)引线脱焊、虚焊导致发热；(3)铁芯片间、极间短路；(4)磁屏蔽多点接地；(5)绕组存在局部损伤。值得注意的是，此时CO及CO2含量虽仍未明显增长，但在试验中发现了局放信号，存在绕组绝缘缺陷的可能。

将该主变滤油并降低负荷至200 MVA左右后恢复运行。投运后，主变总烃增长速度较此前有所放缓；至4月21日，再次出现乙炔，并且总烃发生突变，之后再次调低负荷，降至180 MVA左右，总烃增长速度也随之稍稍变缓。第2次停电前后色谱跟踪情况如表2所示。

3 主变退出运行

5月11日，主变总烃、乙炔及氢气出现突变，于5月12日1时50分轻瓦斯发信号，由于此前根据调度要求将轻瓦斯信号投为跳闸，主变跳开。停电后再次对主变进行各项常规试验，变压器电压比、短路阻抗、电容量及介损等项目测试结果仍无异常，但发现直流电阻数据三相互差出现增大，跟踪期间及近年历史测试数据见表3。

表2 滤油投运后主变总烃跟踪情况

表3 主变直流电阻测试数据

由于内检未发现明显异常，将主变投运进行了负载试运行:将主变高压绕组短接，利用发电机从低压侧施加电压，当低压侧电流达到6 500 A(约60%额定电流)时，轻瓦斯再次动作，因此决定将主变退运进行解体检查。

4 缺陷原因分析

目前情况为:(1)主变内部存在过热性缺陷，且发热程度与负荷大小相关；(2)内检未发现主变磁屏蔽异常，未发现内部形成环流现象；(3)跳闸前绕组直流电阻、变比测试结果无异常；但轻瓦斯跳闸后直流电阻试验三相不平衡率增大，a－c相绕组直阻增大；(4)主变局部放电试验显示A相绕组局部放电达到2 300 pC，但内检时未发现高压绕组表面异常；(5)空载试验结果正常，主变铁芯应无明显老化或大面积绝缘缺陷；(6)主变空载时总烃也有缓慢增长现象，但空载时间较短，无法确认增长是铁芯异常还是回溶造成的。

综合上述现象分析，该主变总烃增长速率与负荷呈相关性，可判断故障存在于电气回路或漏磁回路；主变直阻、变比测试结果始终未出现明显变化，可判断未出现绕组匝间短路或分接开关接触不良等缺陷；磁屏蔽及变压器夹件等部位未见异常，可排除漏磁在这些部位形成过热的可能；空载试验结果正常，铁芯应未出现大面积短接或老化；A相绕组局部放电量达到2 300 pC且高压绕组内检时未见异常，主变跳闸后低压a－c相绕组与其它两相互差变大，故障更有可能存在于A相低压绕组中。因此，此时仅剩下一种可能，主变内部发生了罕见的绕组股间短路故障，且故障部位应位于低压a－c绕组中。

查询国内文献，发现此类案例仅有几起，通常具有以下特点:直流电阻等常规试验结果无异常、内检未发现异常、总烃呈过热缺陷特征且持续增长、油中CO，CO2含量无明显变化〔1－5〕。

肉糜腌制好即可放入斩拌机中，加适量冰水斩拌，快速添加卡拉胶、鸡皮、白糖、食盐、味精、胡椒粉、生姜、抗坏血酸、红曲红色素和香精等，斩拌5min后再加入大豆蛋白、黑米、玉米淀粉、乙酰化双淀粉磷酸酯以及余下的添加剂和调味料，再快速斩拌5min后调节中速度搅拌均匀即可。可加碎冰防止温度升高，但要防止肉馅变稀，出锅温度控制5℃以下。

7月8日，将主变进行解体检查，主变高压绕组、分接开关及铁心均未见严重放电或发热缺陷，在对低压绕组进行检查时，发现绕组63和65饼处有两处绕组已烧熔形成铜珠，与相邻饼间距离靠近，并在63饼处向上可见明显放电痕迹，并在烧熔处附近存在断股绕组。此次检查证实了此前的分析，该主变低压绕组股间短路是导致变压器持续存在过热缺陷的主要原因:股间短路导致换位导线间漏磁产生的电动势不能完全补偿，因此漏磁在短路点及绕组端部的闭环内感应出电动势形成环流，造成绕组持续发热使绕组变形甚至烧熔，最终导致绝缘故障，轻瓦斯动作。由于漏磁大小与变压器负载呈相关性，因此该变压器色谱变化速率始终与负载大小正相关。

图2 故障点

图3 绕组断股

在对铁芯进行耐压时发现存在一处极间绝缘缺陷，导致该主变在空载或低负载运行时，同样存在发热缺陷，总烃缓慢增长，使故障判断更为困难。

5 总结

1)如主变油色谱反应主变内部存在过热缺陷，除考虑常见的原因外，应考虑绕组股间短路的可能；

2)变压器存在股间短路时，发热是由漏磁引起，因此色谱变化情况通常与负荷呈相关性；

3)存在股间短路的变压器，直流电阻、电压比等检测结果通常不会有明显异常，难以通过试验手段发现；

4)通常该类故障由于内部温度较高，绝缘纸将迅速碳化，且发热面积较小，CO，CO2不会有显著增长，容易使人误判为固体绝缘不存在缺陷；

5)低压绕组由于并联股数较多，在可查案例中发生股间短路的概率更高。

〔1〕钱庆林，逯怀东，万春，等.一起典型变压器绕组股间短路跟踪分析及处理〔J〕.高压电器，2003，39(6):66-68.

〔2〕陈垒，韩金华，魏韬，等.一起220 kV主变罕见故障的分析处理〔J〕.河南电力，2008(1):23-25.

〔3〕潘宗宝，常尚波，张常玉，等.一起典型变压器绕组股间短路故障的分析及处理〔J〕.现代制造技术与装备，2013(5): 47-48.

〔4〕常挥，孙立时，姚缨英，等.电力变压器线圈股间短路现象的研究〔J〕.沈阳工业大学学报，2002，24(1):33-35.

〔5〕姚缨英，常挥.电力变压器绕组股间短路的试验判定法〔J〕.变压器，2002，39(7):16-19.

Analysis of an unusual defect of total hydrocarbon for 500 kV main transformer

WAN Xun1，LIU Yun1，LIU Xingwen1，QIN Jiayuan1，WAN Yuan2，JIANG Min1，ZHAO Shihua1，XIE Yaoheng1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China；2.Wuling Power，LTD.Wuqingxi Hydropower Plant，Huaihua 419600，China)

This paper introduces the whole process of abnormal increase of the total hydrocarbon for a 500 kV transformer.In this period，the transformer was tested and internal inspection was conducted several times，but the results could not accurately match the any defects characteristics.After excluding the possible reasons one by one，the cause of defects was finally found and verified by the disintegration.

windings；strand-to-strand short circuit；transformer oil；total hydrocarbon

TM761.2

B

1008-0198(2016)01-0049-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.014

2015-05-05 改回日期:2015-12-04