3号变空载试验及局部放电试验后异常分析

鞠景宝

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

潘家口蓄能电厂主变是意大利TIBB公司生产的，型号为TUFX78-100，额定容量100MVA，电压等级220/13.8kV，出厂日期为1988年2月6日。投产日期为1992年12月22日。3台主变自1992年投运以来，多次因坝上快速门喷水造成3台主变短路跳闸，直至1997年快速门改造后再无喷水现象。1997年4月29日请电科院分别对3台主变绕组进行了变形试验，试验数据合格。1999～2002年期间，2、3、4号主变变压器油在90℃时tg%都已超出标准规定的小于2%，并且油的颜色不正常，为深茶水色。通过分析判断确定2、3、4号变压器油质劣化。经研究决定更换变压器油，并于2002年10月24日实施，2003年3月委托电科院对3台主变进行了油中康醛含量检定，检定结果合格。

1 技术参数

变压器技术参数见表1。

2 变压器空载试验

（1）变压器单相低压空载试验。

试验接线图见图1，试验记录见表2。

（2）试验数据计算

2号主变：PAB与PBC的偏差为2.5%、PAC/PAB= 1.375、PAC/PBC=1.341；

表1 3台主变技术参数

图1 单相低压空载试验接线图

表2 单相空载试验记录

3号主变：PAB与PBC的偏差为7.5%、PAC/PAB= 1.425、PAC/PBC=1.33；

4号主变：PAB与PBC的偏差为0、PAC/PAB=PAC/PBC=1.3157。

3 判断标准

（1）PAB与PBC相等，这是因为BC相的磁路与AB相的磁路完全对称，其对应的损耗应相同，实测结果PAB与PAC的偏差一般在3%以下。

（2）PAC＞PAB或PBC，这是因为AC相的磁路较AB相或BC相的磁路长，PAC=1.3～1.4PAB，不符合上述要求之一时则说明变压器有局部缺陷。通过单相空载试验可查找铁心接地故障。

（3）试验分析：

1）3号主变PAB与PBC的偏差超过了3%，而2号、4号 主变PAB与PBC的偏差没有超过3%。

2）3 号主变PAC与PAB比值在规定的（PAC=1.3～1.4PAB）范围之外，是 1.425。

3）综合分析2号、4号主变单相低压空载试验，没有发现问题，而3号主变PAB与PBC的偏差及PAC与PAB的比值都超出了正常范围，这说明3号主变存在缺陷。从3号主变看，凡是涉及C相时其空载电流和损耗均增大，所以C相存在故障的可能性较大。

4 变压器局部放电试验

（2）试验方法：此试验由华北电科院组织实施。

表3 局部放电试验记录

（3）试验分析：从局部放电量来看2号、4号主变A、B、C相局部放电量都小于标准300PC，3号主变A、B相也没有超过标准，而C相放电量为680PC，超出标准300PC，从而依局部放电量看C相存在故障的可能性较大。

5 3号主变吊芯检查

2006年3月22 日由潘家口蓄能电厂会同天威保变技术人员进行吊芯检查。

5.1 垫脚与箱底导通

铁心共有两个垫脚，吊芯后发现靠近开关侧垫脚下表面部分颜色变黑，高压侧定位孔内表面有过热烧黑的痕迹。检查箱底对应垫脚过热处箱底定位钉周围漆色变深，定位钉侧面有过热痕迹。

5.2 故障原因分析

经检查确认，变压器铁心顶部通过引线与箱盖连接接地，垫脚定位孔内径Φ83mm，箱底定位钉直径Φ78mm，定位钉与垫脚间理论间隙2.5mm，由于制造和装配公差，定位钉与垫脚处连通铁心上下导通，有两个接地点，形成环流引起局部过热。

5.3 处理方法

将箱体4个定位钉表面均用丹尼森皱纹纸包扎，厚度约为1mm，使垫脚和箱底绝缘。

5.4 箱沿处过热烧蚀

箱沿胶条内侧Φ10限位用圆钢上表面有多处烧蚀痕迹，顶盖与外壳间胶条部分熔化，导致内部密封不良，烧蚀位置集中在B、C相对应处，高压侧4处，低压侧2处，长度最长200mm，最短50mm左右，长度200mm处故障点烧蚀严重，深度约3mm，其余故障烧蚀深度1mm左右。

箱盖对应箱沿故障点也有烧蚀痕迹，烧蚀深度约为 1～2mm。

油箱内壁对应箱沿螺栓处发现多处熏黑痕迹。

5.5 由漏磁通产生的过热

该变压器箱盖之间没有可靠引线连接，理论上通过箱盖螺栓连接是应该导通的，由于长时间的运行导致螺栓腐蚀严重，增大了接地电阻，而变压器铁心漏磁通是客观存在的，并集中分布在铁心端部位置，在变压器运行过程中，由于漏磁通的存在，周围结构件中会产生涡流。如果箱盖之间可靠连接，即使有电流通过也不会产生太高的温升，但如果箱盖之间连接不可靠，接触电阻较大，环流引起的过热会很严重，最终导致结构件被烧蚀，并在油中产生烃类气体，烧蚀位置集中在B、C相对应处。这与局部试验结果相吻合。由过热引起的密封材料劣化，导致密封不严，因为检查发现固体绝缘并没有问题，因此色谱结果中CO2与CO值很大，除正常老化外，与密封不严有一定的关系。因此，箱盖连接处局部过热烧蚀主要就是螺栓腐蚀严重而造成的。

5.6 铁心没有可靠接地而产生悬浮电位

当铁心不接地运行时，由于绕组、铁心和油箱之间因电容C1、C2的耦合作用，将有较大的电容电流I1和I2通过C1、C2，对不同结构的变压器C1、C2差别较大，在铁心上因电磁感应产生的悬浮电位的高低决定C1、C2的比值，一般C1比C2小，故在铁心上产生的悬浮电位有可能很高，可能引起铁心对油箱的放电，潘家口3台主变设计都是由变压器铁心顶部通过引线与盖连接，盖与箱靠螺栓连接，箱是直接接地的，而螺栓腐蚀严重直接影响了接触电阻的大小，铁心没有永久性接地而产生悬浮电位，使盖对箱放电。

5.7 铁心窜片

在高压侧A、B相间处末级铁心最外一片发生上窜，上窜后呈倾斜状态，上窜高度20～40mm左右。

5.8 原因分析

（1）因多次坝上快速门喷水造成3号主变短路，由于短路时产生很大冲击力，可能引起铁心片位移。

（2）运行过程中铁心震动引起铁心片位移。

5.9 处理意见

由于现场条件限制，没有办法将铁心片恢复到原位置，且上窜的铁心片顶部被6条拉带顶住，没有向上位移的空间，不影响产品正常运行，故现场未作处理。

用规格为70mm2、长度为300mm的铜芯电缆共20根，将油箱和箱盖作永久性接地。

6 大修处理后试验

局部放电水平已经降低到200PC以内，A相为150PC、B相为180PC、C相为190PC，其他试验均合格。通过试验分析及处理，基本解决了该变压器的缺陷。

表4 变压器大修后、投入运行前后色谱分析数据

根据以上色谱数据分析，投运后第4、10、30d与投运前的色谱数据结果进行比较分析发现，投运前后色谱数据变化不大，乙烷、乙炔气体投运前后均为0，氢气、甲烷、乙烯、总烃数据均小于10，CO、CO2变化也不大，比大修前数据小了很多。投入后与投入前色谱数据变大原因是，大修前油中溶解气体在固体绝缘中残存吸附，在大修投运后吸附在固体绝缘中的油中溶解气体得到释放，运行时间越长，循环越好，释放越彻底。在投运后30d，残存在固体绝缘中溶解气体基本释放完毕。根据以上分析，投运前后几次分析结果变化较小，而且绝对值均小于规程规定的注意值，可认为3号主变缺陷基本得以解除。

7 综合分析（从大修前试验分析认为）

（1）根据低压单相空载试验及局部放电试验确认C相存在故障的可能性较大得以证实。

（2）在大修检查时其检查结果证实了空载试验及局部放电和色谱分析及对故障部位的估计是正确的，故障为箱盖与箱体间没有可靠连接造成连接处局部过热，烧蚀位置集中在B、C相对应处。根据以上分析，色谱分析对发现缺陷极为灵敏，能发现其他试验不能发现的缺陷，今后继续加强色谱监督。

8 结语

变压器是发电厂的重要设备，起输送、变压的作用。是发电厂的重点监督设备。设备缺陷对机组的安全运行埋下了不可预测的隐患，通过试验可以及时有效的发现缺陷，认真分析缺陷部位的性质，及时排除缺陷，避免事故的发生，避免造成经济损失。色谱分析对发现设备缺陷极为灵敏，能发现其他试验不易发现的缺陷，今后应该继续加强色谱监督，使设备处于良好运行状态，为稳定网上运行提供强有力的安全保障。