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信平电子变压器:变压器夹件多点接地缺陷分析及处理

2018-09-11 11:26:13 德州信平电子有限公司 阅读

变压器夹件多点接地缺陷分析及处理

变压器正常运行时,铁芯和夹件必须分别可靠接地,同时还应避免多点接地,否则接地点之间形成闭合回路,由于磁场作用,将会在铁芯或夹件上感应产生环流,造成铁芯或夹件局部过热,对变压器油产生劣化作用,缩短变压器使用寿命,环流较大时甚至会直接导致铁芯或夹件烧毁,对变压器安全运行危害极大。

实际工作中,铁芯多点接地较为多发,引起的后果也较为严重,通常用户非常关注,而夹件多点接地则没有引起足够注意。事实上,夹件多点接地虽发生概率低,影响也相对小些,一旦出现过大的接地电流,长期得不到处理或限制,也将严重威胁变压器安全运行。

1 缺陷描述

淮南电网某220kV 变压器型号为SFSZ10–150000/220,额定电压230/121/38.5kV,额定容量150MVA,于2009年2月出厂3月投运,投运前的安装检查及交接试验(含油质试验)未见异常,但投运4个月后曾出现油色谱氢气超标现象(实测值235μL/L),且产气速率呈较快增长趋势。为确保变压器运行安全,12月对该设备进行了滤油脱气处理,之后油中氢气含量减至28μL/L,其后2个月内的油色谱跟踪试验发现氢气含量虽仍有细微增加,但产气速率非常缓慢。此后,变压器一直运行良好,未见任何异常现象。2015年5月检测发现夹件接地电流超标(实测值360 mA)。

缺陷发现后,立即对该变压器进行取油样分析,结果微水、耐压及色谱数据均正常。通过连续3周对变压器运行情况的严密监视,发现夹件接地电流随负荷增加而增大(当6月23日负荷为105MW时,接地电流达6290mA),油样分析微水、耐压试验数据无明显变化,但色谱氢气含量异常(6月23日取样,油中氢气含量突增到162.1μL/L)。对变压器进行临时停电试验,测得铁芯对地绝缘电阻60000MΩ,铁芯对夹件绝缘电阻51000MΩ,而夹件对地绝缘电阻为7Ω。根据绝缘电阻测试结果,基本可以断定变压器夹件有多点接地,而且非常可能是金属接触接地,因为单纯的绝缘件受潮不会导致绝缘电阻值近似于0。

2 缺陷分析

2.1 缺陷对变压器安全运行的影响

从原理上分析,结合现场经验,夹件多点接地不同于铁芯多点接地,其产生的环流主要是由漏磁通感应产生,接地电流一般不会太大,通常最大不会超过十几安培,按目前6290mA 的接地电流,不会对变压器正常运行造成较大影响,在迎峰度夏不便停电之际,变压器可以继续运行,待负荷高峰期过后再停电处理缺陷,但由于负荷增大时,受漏磁增加的影响,夹件上感应环流会随之增大,为保险起见,须对变压器进行适当的限负荷。

2.2 缺陷与2009年氢气超标现象有无必然联系

变压器2009年初次投运后不久曾出现油中氢气超标异常现象,但油中其他气体含量均正常,说明变压器内部并无放电现象,绝缘性能未受影响。由于交接试验时油微水、耐压及色谱分析均合格,运行4个月后氢气超标,可能的原因是产品制造时内部绝缘材料烘烤不彻底,导致主变带负荷运行时绝缘材料中残留水分由于热作用而散发到油里面并分解产生了氢气。对于变压器本次缺陷后,6月测得油中氢气超标问题,从负荷、接地电流、氢气含量等数据综合分析,极可能是因为大负荷情况下夹件环流增大,加强了热作用,导致绝缘材料中仍残余的少许水分进一步散发出来并分解产生氢气。因此,在因果机理上,本次缺陷与2009年氢气超标现象并无必然联系。

2.3 内部夹件主要的可能接地部位

位于变压器钟罩顶部的定位柱。为防止运输途中器身(芯体)在里面发生位移,变压器设计制造时在油箱上部、下部设置了多处固定点,上部定位柱共有3处,定位柱的四周通过绝缘挡板与油箱绝缘(挡板厚度约2~3cm),如果绝缘挡板破损或是有金属颗粒、毛刺搭接,夹件将与油箱相连而出现多点接地现象。

位于变压器油箱底部的定位栓。其作用与钟罩顶部的定位柱相同,对芯体进行固定保护,保障运输途中变压器安全。底部定位栓共有4处,分别通过绝缘垫板与油箱内壁绝缘,如果绝缘垫板破损或有金属异物,同样将导致夹件出现多点接地现象。

位于有载开关托板与金属铆钉之间处。金属托板是与夹件相连的,金属铆钉则与开关法兰相连,正常情况下有载调压开关托板与金属铆钉呈水平状,相互间存在一定间隙(比较小,2cm左右),只要有载开关安装时法兰精确平整,托板与铆钉不会有接触。但若有载开关安装时,法兰稍有偏移、开关本身倾斜或是铆钉产生位移,由于变压器运行时电动力作用下产生振动,金属托板与金属铆钉之间的间隙会越来越小直至最终相互接触,造成夹件与油箱相通而使夹件多点接地。

变压器初次投运前进行过现场吊罩检查,未发现任何异常情况,而且安装完毕后绝缘测试及相关试验均合格,因此,上下定位出现金属异物搭接的可能性相对小些,而定位处绝缘挡板完全破损是需要较长时间的发展过程,可能性也比较小,可能性最大的接地点就是有载开关托板与铆钉之间直接接触,应列为缺陷排查的重点部位。

3 缺陷现场处理方案

由于可能性最大的疑似接地点须进入油箱内部处理,加之变压器本身存在油中氢气超标现象,结合本次消缺一并解决,因此必须对变压器放油。在放油的同时,可尝试进行在外部就可方便处理的接地点的排查,一是对夹件引出线施加电压进行放电冲击来消除金属丝搭接类不稳定接地;二是检查上部定位有无绝缘挡板破损及其他异常。如外部方法无法确定接地点,则将全部油放完从检修孔进入器身内部,检查有载开关托板处有无异常。如仍无法确定接地点,则接下来必须对变压器进行依次吊罩、吊芯再对下部定位栓进行排查。吊罩、吊芯作业费时费力,且安全风险较大,必须做好充分完善的准备工作和相关安全措施,且还应考虑到天气状况。

4 缺陷现场处理过程

对变压器放油,由于油量较大,排油前先关闭储油柜、散热器与本体连接的管道阀门,尽量减少放油量,并采取油泵辅助提高放油效率。放油的同时,在变压器顶部对夹件接地的引出线和引出套管进行检查,确认套管外观无破损、引出线绝缘包扎良好后,开始对接地引出线施加2500V 电压进行冲击,未见任何异常响声。完成冲击后测试夹件对地的绝缘电阻为8Ω,与先前测试结果相比基本无差异,排除了本次缺陷为金属丝搭架不稳定接地的可能。

依次卸掉顶部3个定位柱的封盖,检查发现绝缘挡板均完好,未发生位移痕迹,定位柱均未接触油箱壁,排除了上部定位处接地的可能。

继续放油,直至全部油排完,打开变压器侧面检修孔盖,进入油箱内部检查有载开关托板,发现托板与金属铆钉之间几乎无间隙,疑似有直接接触现象。尝试松开两颗有载开关法兰固定螺丝后用工具敲锤铆钉(用力得当,防止元部件受伤),然后测量夹件对地绝缘电阻,发现绝缘电阻值增到87MΩ。初步判定托板与铆钉接触就是所要排查的接地点,因此继续敲锤铆钉调整托板与铆钉之间的间隙至2cm 左右,用事先备好的绝缘挡板将托板与铆钉隔离,并绑扎固定住绝缘挡板。再次测量夹件对地绝缘电阻,阻值进一步增大到56000MΩ,测铁芯对地、铁芯对夹件绝缘电阻,阻值分别为62000MΩ和54000MΩ,可以确定夹件多点接地缺陷已经消除。

检查确认油箱内部无遗留工具和其他杂物后恢复检修封盖,滤油脱气并对变压器注油。注油完毕静置超过48h后进行变压器的油质化验及有关电气试验,所有数据均合格,缺陷处理顺利完成,具备恢复送电条件。

变压器正常带负荷后进行连续3天的油色谱分析及接地电流测试,铁芯及夹件接地电流均小于5mA,进一步论证夹件多点接地缺陷确实已排除。

5 建议

本文中缺陷的产生不排除与变压器结构设计不合理有关。当怀疑缺陷是由于设备材质、工艺或构造所致时,应对同一厂家的同类变压器进行逐一排查,结合停电机会细致诊断,停电前还须加强运行中的监视。

应加强有关的技术监督,在变压器设计、选料、制造、运输、安装等关键环节上密切跟踪监督,从源头上进行把关。

运行中最好利用在线监测手段实时监视铁芯和夹件接地电流,若发现接地电流超标而又不能及时停电处理,可采取串接限流电阻的临时措施,并加强油色谱跟踪。

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