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基于主變附近短路引起繞組變形分析處理

【摘  要】：本文總結(jié)分析了110kV變電站兩臺主變繞組變形故障試驗(yàn)結(jié)果，對采取保證變電站與主變安全可靠穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施展開討論。

【關(guān)鍵詞】：主變壓器；附近短路；繞組變形；分析處理

1 變電站概述

       在西部邊遠(yuǎn)的110kV變電站位于怒江州瀘水市老窩鄉(xiāng)分水嶺工業(yè)園區(qū)，距離州府六庫約40km，海拔高度2500m，占地面積25.6畝，2008年8月15日投入試運(yùn)行。主變?yōu)橛颓肿匀皇斤L(fēng)冷變壓器，裝有兩臺容量為2×90000kVA，型號為SF210-90000 110GYW。

      110kV一次主接線采用雙母線接線方式，110kV進(jìn)出線間隔有5回，至老窩河梯級電站間隔1回，一至110kV六庫中心變電站間隔1回，至110kV秤桿開關(guān)站間隔2回，至怒江昆鋼水泥廠間隔1回。

      35kV采用雙母線接線方式，共有12回出線間隔，至宏盛錦盟硅廠間隔4回，至宏鑫硅廠間隔2回，至金盛硅廠間隔2回，至金志硅廠間隔2回，至康華硅廠間隔2回。110kV采用展開式帶五防設(shè)備，35kV采用戶內(nèi)組合開關(guān)柜。

2 主變繞組變形檢測分析

2.1試驗(yàn)?zāi)康?/span>

       根據(jù)怒江區(qū)域電網(wǎng)某110kV變電站于2013年3月開展的預(yù)試定檢試驗(yàn)、2015年1月開展的預(yù)防性試驗(yàn)報(bào)告中數(shù)據(jù)變化與技術(shù)規(guī)范參數(shù)值比較發(fā)現(xiàn)：#1和#2號兩臺主變均顯示為繞組變形狀態(tài)。因此對某110kV變電站#1和#2號兩臺主變開展繞組變形測試，通過低壓頻譜法、短路阻抗法測試，以及頻響法對兩臺主變繞組變形的原因進(jìn)行分析，并核實(shí)這兩臺主變的繞組變形情況。

       云南電網(wǎng)公司設(shè)備部、電力科學(xué)研究院高壓所、局變管所等多家單位，曾多次對某110kV變電站#1、#2主變開展繞組變形測試數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行橫縱向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，某110kV變電站兩臺主變繞組變形正逐步加劇，抗短路能力大幅下降，變壓器繞組損壞的風(fēng)險(xiǎn)越來越高。其檢測研究結(jié)果顯示，該兩臺變壓器的阻抗均與銘牌值存在較大的偏差，可以判斷在多次累積效應(yīng)的影響下變壓器在長期運(yùn)行中發(fā)生了繞組變形的現(xiàn)象，尤其是#2號主變，其短路阻抗值偏差有增大的趨勢。

2.2#1號主變試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

       高壓繞組相關(guān)系數(shù)三相頻響特性曲線諧振點(diǎn)在低頻和高頻段較為一致，但在中頻段400~500kHz之間偏低，根據(jù)DL/T911-2004的建議標(biāo)準(zhǔn)判斷，高壓繞組A相可能存在輕度變形。因此，針對主變繞組變形進(jìn)行了相關(guān)的檢測。

       在低壓的頻譜法曲線結(jié)果顯示，低壓側(cè)繞組的相關(guān)系數(shù)在中頻段最低為0.39，根據(jù)DL/T911-2004的建議標(biāo)準(zhǔn)判斷，主變低壓側(cè)ac相的繞組可能存在較為明顯的變形。

       短路阻抗法測試。為進(jìn)一步判斷主變的繞組變形情況，進(jìn)行了短路阻抗法測試，其結(jié)果顯示短路阻抗2015年測試和2016年本次測試值與出廠銘牌值相比，均超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定2%的注意值。

       進(jìn)一步測試單相間的橫向比對結(jié)果顯示，橫向比較之間的偏差也超過了DL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2.5%的注意值；AO為最低，可推斷繞組存在一定程度的變形。#1號主變的縱比（與出廠試驗(yàn)銘牌值相比）最大偏差已達(dá)6.82%，橫向比較最大達(dá)8.51%。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可判斷#1號主變繞組已出現(xiàn)一定程度的繞組變形。

       結(jié)合上述結(jié)果，綜合分析可懷疑是高壓繞組AO相有輕度變形，低壓繞組的ac相也存在輕度的變形。但短路阻抗值（與2015年）的縱向比較偏差在0.2%-0.3%之間，說明近一年的短路阻抗值幾乎無變化，也就是在2015年期間，繞組的結(jié)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定。而自投產(chǎn)之后至2015年期間未做過短路阻測試，縱向?qū)Ρ纫簿椭挥谐鰪S值、2015年的值和本次測試值。

2.3#2號主變試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

       根據(jù)曲線的吻合度頻響法分析，在中低頻段，高壓繞組A相與BC兩相偏差稍大，低壓繞組曲線在低頻段的繞組ab與bc、ac的偏差較大，根據(jù)DL/T911-2004的建議標(biāo)準(zhǔn)判斷：高壓繞組的AO、低壓繞組ab可能存在輕度變形。

       采用短路阻抗法測試。對#2號主變進(jìn)行短路阻抗法測試，結(jié)果顯示短路阻抗2015年測試和2016年本次測試值與出廠銘牌值相比，最大偏差分別是3.98%和6.73%，均超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定2%的注意值，且偏差有增大的趨勢。

       橫向測試結(jié)果顯示，橫向偏差超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2.5%的注意值，CO為最低，可推斷繞組存在一定程度的變形。

       結(jié)合上述分析結(jié)果，綜合分析可懷疑是高壓繞組AO相有輕度變形，低壓繞組的ab相也存在輕度的變形。但短路阻抗值（與2015年）的縱向比較額定分接時(shí)偏差為3.2%，說明在2015年1月至2016年2月期間，繞組還是存在一定的變形。進(jìn)一步的本體電容和介損測量結(jié)果表明，繞組內(nèi)部存在異常的可能性較大。該兩臺變壓器的阻抗均與銘牌值存在較大的偏差，可以判斷在多次累積效應(yīng)的影響下變壓器在長期運(yùn)行中發(fā)生了繞組變形的現(xiàn)象，尤其是#2號主變，其短路阻抗值偏差有增大的趨勢。

       兩臺主變歷年的直流電阻、油色譜數(shù)據(jù)等其他電氣試驗(yàn)結(jié)果均正常，由此判斷兩臺內(nèi)部的絕緣正常，主要還是短路力對變壓器造成了影響。雖現(xiàn)在兩臺主變處于投產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，但在發(fā)生低壓短路的情況時(shí)，抗短路能力已大幅下降，變壓器繞組有損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

3 采取的具體措施

       經(jīng)本次試驗(yàn)結(jié)果，兩臺主變壓器最多再可以運(yùn)行4個(gè)月，返廠后廠家確定變電壓器的故障相當(dāng)嚴(yán)重，最多再能堅(jiān)持1~2個(gè)月就壞了，因此當(dāng)?shù)毓╇娋诸I(lǐng)導(dǎo)及時(shí)做出了返廠大修的計(jì)劃，避免了一場重大事故的發(fā)生，挽救了400多萬的經(jīng)濟(jì)損失。

       結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)要求，現(xiàn)兩臺主變繼續(xù)按照原來的方式運(yùn)行，為了保證主變的安全運(yùn)行，根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備部的要求，根據(jù)本所實(shí)際生產(chǎn)情況，變電管理所制定了幾點(diǎn)確保主變安全運(yùn)行的措施，主要有以下幾點(diǎn)。

3.1運(yùn)行方面

       對35kV設(shè)備進(jìn)行差異化巡維，每個(gè)月至少巡維4次。

       巡維中心需要對110kV金嶺變35kV高壓室電纜溝封堵情況進(jìn)行全面的檢查，避免異物、小動(dòng)物等導(dǎo)致母線短路問題。

       加強(qiáng)運(yùn)行設(shè)備溫度升高情況的監(jiān)視，尤其是在高溫或者重負(fù)荷的情況下，監(jiān)視對象主要包含變壓器穿墻套管、開關(guān)柜等設(shè)備導(dǎo)電、接頭部分，可采用紅外測溫設(shè)備節(jié)能型檢查；若發(fā)現(xiàn)溫度異常的開關(guān)柜，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)測，并進(jìn)行相應(yīng)的分析處理，避免導(dǎo)電回路過熱造成變壓器近區(qū)發(fā)生短路故障。

       查看近年來主變、35kV出現(xiàn)跳閘的情況，以便進(jìn)行相應(yīng)的分析。

       巡維中心將35kV出線跳閘故障報(bào)文、設(shè)備檢查記錄進(jìn)行掃描，并根據(jù)時(shí)間順序建立保存文件夾，以便今后的查閱。

      35kV出線跳閘發(fā)生之后，需要檢修人員對設(shè)備進(jìn)行全面檢查并上報(bào)有關(guān)設(shè)備部門，并明確是否可以復(fù)電；現(xiàn)場運(yùn)行人員不能僅憑借外觀檢查便恢復(fù)調(diào)度復(fù)電。

       采用現(xiàn)代科技手段對主變運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題并制定有效措施，確保主變的安全運(yùn)行。

3.2檢修方面

       在變壓器主變正常運(yùn)行過程中，安排專門檢修人員定期對#1、#2主變?nèi)∮蜆樱τ蜆拥挠蜕V結(jié)果進(jìn)行對比、分析，如果發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)當(dāng)馬上上報(bào)。如果110kV金嶺變#1、#2主變低壓側(cè)遭受到超過8.3kA以上短路電流的時(shí)候（是設(shè)計(jì)極限值的65%），需要抽取油樣，進(jìn)行油色譜分析，并將分析結(jié)果上報(bào)給相關(guān)部門。

       某110kV變電站#1、#2主變低壓側(cè)遭受到超過8.3kA以上短路電流的情況下，檢修人員應(yīng)當(dāng)馬上安排相應(yīng)人員開展繞組變形實(shí)驗(yàn)，并對比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果及時(shí)上報(bào)給相關(guān)部門。

       檢修部門應(yīng)當(dāng)定期安排專業(yè)人員對開關(guān)柜進(jìn)行超聲波局放、暫態(tài)地電壓檢測、發(fā)現(xiàn)異常情況需要馬上處理，避免發(fā)生開關(guān)柜內(nèi)部局部放電轉(zhuǎn)變?yōu)槎搪饭收锨闆r的發(fā)生。

       基于信號注入、回路平衡方程對變壓器繞組變形進(jìn)行在線監(jiān)測，確保主變的安全運(yùn)行。

4. 總結(jié)

       結(jié)合西部高原邊遠(yuǎn)的某110kV變電站#1、#2主變存在繞組短路變形問題，通過低壓頻譜法、短路阻抗法測試以及頻響法對兩臺主變繞組變形的原因進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該兩臺變壓器的阻抗均與銘牌值存在較大的偏差，在多次累積效應(yīng)的影響下，變壓器在長期運(yùn)行中發(fā)生了繞組變形的現(xiàn)象，尤其是#2號主變，其短路阻抗值偏差有增大的趨勢。因此在主變運(yùn)行、檢修過程中應(yīng)當(dāng)采取有效的措施，確保其安全運(yùn)行。

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（此專文摘自《電力設(shè)備管理》雜志文庫，專文主創(chuàng)：云南電網(wǎng)怒江供電局  陳志喜）