华北电力技术 1999.12
程文旭 天津发电工程总公司(天津300143) 阎国民 阳厚斌 天津军粮城发电厂(天津300300)
文 摘 分析了一台变压器的油气相色谱演变过程,并依据油色谱跟踪试验结果进行了变压器内部故障分析、故障点的判断、查找,然后介绍了该变压器由于220kV侧A相套管内铜管与该相引线相碰造成高温过热故障的处理过程,最后提出了结论。
关键词 变压器 油气相色谱 高温过热 套管引线
收稿日期:1999-09-01
改回日期:1999-10-08
军粮城发电厂6号主变压器是保定变压器厂生产的SFP7-240000/220型变压器,产品序号为882S01-1,出厂日期为1988年2月,1989年11月投入运行。1999年1月8日发现油中溶解气体超过《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定的注意值,总烃为894μL/L,此后一段时间内,总烃及CO、CO2均有明显增长的趋势,3月底,该厂采取了限制6号发电机出力、缩短变压器油色谱监测周期等措施,4月1日总烃达到1827μL/L。
1999年4月27日,6号机组安排检修,6号主变排油后重点检查了220kV侧分接开关的动、静触头,均未发现过热及其它异常现象。4月30日,联系厂家来人检查15.75kV侧人孔处软连接接头螺栓,也无任何异常现象。
为了解决该变压器总烃值严重超标的重大缺陷,1999年6月5日,对6号主变作了进一步吊罩检查,发现穿过220kV侧A相套管内的引线在距引线绝缘锥体以上约350mm处有明显过热现象,37股中有近50%过热变色,其中有2股已烧断,分析认为是穿过套管内的引线与该铜管相碰造成的,经过更换220kV侧A相套管与该相高压引线后,变压器油气相色谱跟踪试验结果合格,运行状况良好。
1 油气相色谱分析
1.1 特征气体特点
表1是该变压器自1999年1月8日以来的变压器油气相色谱演变过程。
根据我国《变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定的变压器油中氢和烃类气体的注意值(总烃、乙炔、氢分别为150、5、150μL/L),可见总烃严重超标,另外,CO2、CO含量也很高。
具体来讲,特征气体有以下几个特点:
(1)总烃严重超标,气体中主要成分为CH4、C2H4主导型;
(2)从1月8日到4月1日,总烃相对月产气速率为 =37.7%,大于10%;
(3)C2H2含量一直为零;
(4)CO、CO2含量高,且CO2与CO含量的比值(CO2/CO)偏高。
1.2 IEC三比值法判断故障性质
根据IEC导则分析认为:(1)当特征气体为CH4、C2H4主导型时,变压器异常表现为过热或接触不良;(2)总烃超标情况下,CO含量超过300μL/L时,则可能涉及到固体绝缘过热;(3)C2H2含量一直为零,表明故障性质为过热性故障,还未发展成局部放电。
根据IEC三比值法的编码规则,可以由6号主变历次变压器油气体色谱试验结果计算出"C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6"三比值,均满足"0、2、2"的编码组合,当比值为"0、2、2"时,故障指示为高于700℃的过热故障,为进一步求得具体的故障点温度,可按如下经验公式估算:
T=322lg(C2H4/C2H6)+525(℃)
计算结果见表2。
综上所述,故障性质属高温过热,且可能涉及到固体绝缘,故障点局部温度约在710～760℃之间,最高时可达到761℃。
2 故障点判断
自1999年1月8日6号主变压器油气相色谱不合格以来,各专家对该变压器故障点部位进行了多次分析与判断,总结起来,大致有以下几种判断:
(1)因为变压器已经运行10多年,可能出现线圈或铁心绝缘过热问题,但具体位置不好确定。
(2)1989年以前保定变压器厂生产的变压器属老产品,穿过高压侧套管内的引线是用白布带花包的,有可能导致引线与铜管芯子相碰。
(3)铁心上下夹件采用铜拉板,老产品由于拉板与铁心相碰,可能产生局部放电或过热现象。
上述(2)、(3)为保定变压器厂专业人员提出的故障点怀疑部位。
3 吊罩检查项目
天津电力公司和厂家有关专业技术人员通过对该变压器油的气相色谱试验进行分析,再结合多年来的临场经验,提出对变压器进行吊罩检查,并重点检查以下10个项目:
(1)检查高压引线,绝缘护套,中性点套管下部连线有无烧痕现象;
(2)检查低压套管接头、连接螺栓有无过热现象;
(3)检查无励磁分接开关各触头的接触状况;
(4)检查铁心上夹件肢板对油箱侧盖是否有间隙;
(5)对上铁轭的联片、接地片进行检查;
(6)对铁心上铁轭撑板绝缘进行检查;
(7)检查拉板连接螺栓有无过热现象;
(8)拆开拉带小辫,测量拉带绝缘电阻;
(9)检查低压引线连接部位的外部绝缘有无过热现象;
(10)对高压套管下部铜管芯子、均压球进行检查。
4 吊罩检查结果
4.1 吊罩发现问题
吊罩后,检修工作人员在对各部位检查过程中,发现220kV侧A相引线存在以下问题:
(1)A相引线头有明显过热现象;
(2)A相引线绝缘锥体以上约350mm处引线烧伤,白布带炭化、脱落,引线共37股,其中2股线已烧断;
(3)A相套管下部均压球没问题,但均压球以上铜管内壁距下部约225mm处有烧伤斑痕。
此外,对A相套管取油样做色谱试验,发现试验结果不合格,结果见表3。
4.2 原因分析
从以上发现问题来看,故障点部位符合故障点判断2,即:穿过220kV侧A相套管内的引线是用白布带花包的,导致引线与铜管相碰。
引线与铜管相碰之后,相碰部位与套管顶部将军帽部位螺母之间的一段引线与铜管芯子并联,变压器220kV侧A相电流一部分通过铜管,因引线与铜管芯子相碰部位存在接触电阻而导致高温过热,从而产生以下问题:
(1)引线烧伤并断裂2股,白布带炭化、脱落;
(2)A相套管的铜管芯子内壁烧伤;
(3)A相套管内电容油纸过热,套管油气相色谱不合格。
4.3 解决方案
(1)更换220kV侧A相套管;
(2)更换220kV侧A相引线。
5 吊罩处理情况
(1)变压器油处理采用高真空滤油机进行脱气处理,回油前对变压器整体抽真空-0.1Mpa达48h,而后用高真空滤油机回油。油处理后变压器投入运行前取油样作色谱试验,结果合格,试验数据见表4。
(2)更换220kV侧A相套管,为南京电瓷厂生产的BRLW1-220/1250型套管。
(3)更换220kV侧A相引线。引线规格为37×19×0.85(股×根×线号),截面积为400mm2;引线棒为紫铜材料,其简图见图1。
(4)引线与引线棒、A相线圈出线头均采用磷铜焊,其中,引线与A相线圈出线头焊接情况见图2。
(5)包扎A相引线绝缘。更换A相引线及引线棒,并用磷铜焊焊接之后,在绝缘锥体部位先用锡箔纸包一层,再用绝缘皱纹纸包出锥头,最后对A相引线全线采用白布带半迭绕一层,下半部约1m长(包括锥头部分)再包半迭绕一层,以增加对套管铜管的绝缘。
6 结论
(1)对于油浸式变压器,变压器油气相色谱试验能很好地反映变压器的潜伏性故障,色谱分析法是判断变压器内部故障性质的重要方法,再结合变压器内部构造、制造工艺及其检修、运行状况,往往可以很准确地判明故障性质,特别是过热、电弧和绝缘破坏等性质的故障。
(2)就该变压器而言,穿过220kV侧A相套管内的引线是用白布带花包的,引线与套管内铜管芯子相碰后产生局部高温过热,是造成油色谱不合格的直接原因。
(3)处理该变压器缺陷,主要是更换220kV侧A相引线和引线棒,并采用磷铜焊。此外,对A、B、C三相引线全线采用白布带半迭绕一层,下半部约1m长(包括锥头部分)再包半迭绕一层,增加了对套管铜管的绝缘,能有效防止类似故障再次发生。
(4)该变压器吊罩检修后,全部电气试验合格,油气相色谱试验合格,变压器投入运行之后,色谱跟踪试验结果见表5。
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