劉效真 高占嶺 李秀國 郭 峰 楊 錕

（國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司，山東 濱州 256600）

1 故障概況

2014年8月，某220kV 變電站在暴風(fēng)雨過程中發(fā)生110kV、35kV 多條線路跳閘，并發(fā)生35kV 側(cè)出口短路，造成變壓器差動保護(hù)動作，重瓦斯跳閘，輕瓦斯發(fā)出信號。變壓器型號為：SSZ10-180000/220聯(lián)結(jié)組別為：YNyn0d11。

2 基本檢查及試驗(yàn)

1）進(jìn)行二次回路檢查，校驗(yàn)二次回路有無缺陷造成誤動。

2）對變壓器油樣、氣樣進(jìn)行色譜分析。

3）進(jìn)行電氣試驗(yàn)常規(guī)檢查，主要選擇繞組變形及繞組直流電阻測試。

4）對瓦斯繼電器進(jìn)行校驗(yàn)，檢查其動作是否可靠。

3 故障判斷

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)二次回路及氣體繼電器正常，試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析如下：

3.1 色譜數(shù)據(jù)分析

事故發(fā)生后，試驗(yàn)人員采集了瓦斯氣體和油樣進(jìn)行了色譜分析，數(shù)據(jù)如下：

1）故障前：2014.6.7日

表1 變壓器本體底部取樣氣體各組分含量

2）故障后2h：2014.8.7日11 時(shí)

表2 變壓器不同部位取樣氣體組分含量

有數(shù)據(jù)分析可知：

1）故障類型為電弧放電。本體油樣色譜分析數(shù)據(jù)與上次試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比有明顯增大，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)程規(guī)定的注意值。運(yùn)用三比值法進(jìn)行分析：C2H2/C2H4=1.5；CH4/H2=0.8；C2H4/C2H6=3.85 上述比值范圍編碼為（1、0、2），可判斷故障性質(zhì)為“電弧放電”。

2）突發(fā)性故障。

運(yùn)用平衡判據(jù)公式計(jì)算：

式中，CIl為在平衡條件下，油中溶解氣體組分的濃度μL/L；CiK為在平衡條件下，氣體繼電器中組分的濃度μL/L；KI為組分i的奧斯特瓦爾德系數(shù)。

表3 平衡判據(jù)計(jì)算值

根據(jù)平衡判據(jù)計(jì)算公式計(jì)算出的H2和烴類氣體qi值遠(yuǎn)大于2.0，說明此變壓器存在突發(fā)性故障。 3）是否涉及紙絕緣。運(yùn)用特征氣體法判斷，從一氧化碳和二氧化碳數(shù)據(jù)分析，CO2/CO＜3，懷疑故障涉及固體絕緣。但與上次測定值比較，CO、CO2含量增量并不明顯，可判斷放電時(shí)線圈絕緣紙未受損傷或受損傷面積很小，或是放電發(fā)生在有油中裸金屬部位，因此判定線圈未燒斷。

4）根據(jù)故障后變壓器本體不同位置的油樣分析可以看出，故障2h 變壓器本體底部氣體濃度最大，因此，基本可以判定故障發(fā)生在變壓器本體下半部分。

3.2 繞組變形測試

頻響法測試波形

本臺變壓器沒有繞組變形的初始數(shù)據(jù)對比，因此對其三相繞組幅頻響應(yīng)特性進(jìn)行了橫向比較，發(fā)現(xiàn)中、高壓側(cè)繞組波形正常，低壓側(cè)曲線LVbc 與曲線LVab、LVca 兩相的波峰和波谷的頻率分布位置以及分布數(shù)量均存在差異。而同一制造廠在同一時(shí)期制造的同型號變壓器的三相繞組的幅頻響應(yīng)特性一致性卻較好，故可判定變壓器在遭受突發(fā)性短路電流沖擊后繞組發(fā)生變形。

由于原始幅頻響應(yīng)曲線未知，僅從此次試驗(yàn)曲線判斷，可能是曲線LVbc 幅頻響應(yīng)特性發(fā)生變化，也可能曲線LVab、LVca 幅頻響應(yīng)特性同時(shí)發(fā)生變化，即可能是c 相繞組變形，也可能是a、b 兩相同時(shí)變形。從相關(guān)系數(shù)也可看出，曲線2 即LVbc 與1、3 兩條曲線的相關(guān)性較差，分別為0.713 和0.943，而1、3 兩條曲線的相關(guān)性較好為1.201。至于繞組變形程度，根據(jù)其相關(guān)系數(shù)，符合DL/T 911—2004給出的明顯變形判斷標(biāo)準(zhǔn)：1.0＞RLF≥0.6 或RMF＜0.6。

圖1 #2 主變低壓繞組頻率響應(yīng)特征曲線

表4 #2 主變低壓繞組相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果

因此基本判定低壓側(cè)c 相繞組變形或者是a、b兩相同時(shí)變形，其變形程度為明顯變形。

3.3 繞組連同套管的直流電阻數(shù)據(jù)分析

表5 變壓器低壓側(cè)繞組連同套管的直流線 電阻數(shù)據(jù)分析表

表6 變壓器低壓側(cè)繞組連同套管的直流相 電阻數(shù)據(jù)分析表

由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，變壓器低壓側(cè)繞組連同套管的直流相電阻不平衡系數(shù)為：2.36%，超過了規(guī)程規(guī)定的注意值2%，與上次試驗(yàn)數(shù)據(jù)縱向比較，C 相變化最大，其增幅也達(dá)+2.4%，說明該相繞組在變形的基礎(chǔ)上，還可能存在匝間或?qū)娱g短路故障，但數(shù)量并不多。

4 解體驗(yàn)證

變壓器返廠后進(jìn)行了解體檢查，解體后發(fā)現(xiàn)該變壓器低壓繞組C 相明顯變形，在其下半部分有明顯放電痕跡，少量絕緣層破損，導(dǎo)線外漏，打開綁扎帶，發(fā)現(xiàn)有2 匝線圈發(fā)生匝間短路，解除繞組后還發(fā)現(xiàn)鐵心有一處放電痕跡。

圖2 鐵心處放電痕跡圖

圖3 繞組內(nèi)部與鐵心對應(yīng)處放電痕跡圖

圖4 C 相繞組變形整體圖

圖5 C 相繞組變形局部圖

5 結(jié)論

綜合以上幾種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析來看，變壓器油及瓦斯繼電器內(nèi)氣體色譜成分分析最為有效和靈敏，可以準(zhǔn)確判斷出故障性質(zhì)，即過熱故障、電弧放電故障、火花放電故障及局部放電故障。根據(jù)平衡判據(jù)可以判斷是否為突發(fā)性故障。并且根據(jù)變壓器本體不同部位的氣體含量，可以判斷出故障大體發(fā)生的位置。頻響法測試?yán)@組變形曲線是發(fā)現(xiàn)繞組變形最直接也最直觀的方法，如果有原始曲線，通過對比就可以判斷故障相繞組的變形程度；如果沒有原始曲線，根據(jù)其高、中、低各頻段的相關(guān)系數(shù)，也可以判斷其繞組變形的程度。但有時(shí)不能準(zhǔn)確判斷是一相發(fā)生變形還是另外兩項(xiàng)相同時(shí)發(fā)生變形，此時(shí)可結(jié)合直流電阻的測試數(shù)據(jù)，來準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生的具體相別。這幾種方法在發(fā)現(xiàn)變壓器繞組變形故障時(shí)，可以相互結(jié)合，又相互補(bǔ)充，最終確定故障的類型及準(zhǔn)確位置，為準(zhǔn)確檢修提供依據(jù)。

[1] 徐康健,孟玉嬋.變壓器油中溶解氣體的色譜分析實(shí)用技術(shù)[M].2 版.北京: 中國質(zhì)檢出版社,2013.

[2] 李建明,朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].2 版.北京: 中國電力出版社,2001.