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变压器绕组介损数据异常分析

  • 来源: 大唐华北电力试验研究所
  • 作者: 杨海超
  • 发布时间: 2017-05-03

 故障概述

某发电厂#7主变(型号DFP—240000/500)的无励磁分接开关为制造厂早期产品,部分材质强度偏低,在运行中易出现触头磨损严重而引起过热缺陷。为消除隐患,电厂聘请制造厂技术人员更换采样高强度触头的新型产品。在跟换分接开关后,立即在变压器无油状态下测量绕组直流电阻,以保证接线正确。随后按照要求对变压器抽真空、注油、热油循环,静置后进行各项常规试验和局部放电试验,均未发现明显异常。613日夜,#7发电机带主变进行两小时额定电压空载运行,各项参数数据均正常。6141点,机组并网,以半容量(300000kW)运行。614日早9点对#7主变取油进行色谱试验,色谱结果正常,发电机随后升至满容量(600000kW)运行。6151510#7主变B突发故障,开关跳闸,现场查看发现B相变压器破坏严重,压力释放阀炸裂、变压器外壳变形并有部分开裂、变压器油喷出。对B相变压器取油进行色谱分析,数据见表1所示。

1   变压器故障后油色谱数据(单位μL/L


H2

CO

CO2

CH4

C2H6

C2H4

C2H2

总烃

B相变压器

5323.03

1394.51

867.70

3263.47

981.52

8419.76

7992.27

20657.02

 

从表1的色谱数据可看出,变压器油中乙炔和总烃含量极高,内部已发生严重的电弧放电。

 

二、现场检查情况

为确定故障部位,现场对故障变压器进行钻芯检查。经检查发现:故障部位集中于无励磁分接开关附近,其中调压绕组导线部分断裂,分接开关动静触头严重烧毁,绝缘操作杆及环氧树脂筒已经碳化。同时在变压器箱体内部也发现放电痕迹。

  

三、故障原因分析

录波数据显示高压开关跳闸后,C相发电机定子电流为0A相发电机定子电流17360A(有效值),B相发电机定子电流17310A(有效值),由于变压器低压绕组为三角形接线,据此可判断出AB相发电机为B相主变提供故障电流。当高压断路器分闸后,高压绕组已与外电路彻底断开,低压绕组仍有电流,说明B相主变高压线圈存在匝间短路。

为分析变压器匝间短路原因,查阅更换分接开关前后的高压试验数据进行分析,经对比发现,更换分接开关前后两次的绕组直流电阻值和变比测试结果均在合格范围内,纵向偏差很小,说明跟换后的分接开关不存在档位错误和接触不良状况。绝缘电阻、直流泄漏试验结果也无明显变化,但前后两次的介质损耗数据存在差异,如表2所示。

 

2  更换分接开关前后介损和电容量数据

       项目

 

相别

更换分接开关前

更换分接开关后

tgδ变化率

电容量变化率

10kV下介质损耗 tgδ(%

电容量Cx (pF)

10kV下介质损耗tgδ(%

电容量Cx (pF)

B相高压对低压及地

0.206

7132

0.229

7147

+11.2%

+0.21%

B相低压对高压及地

0.303

17040

0.306

17060

+0.1%

+0.12%

C相高压对低压及地

0.196

7201

0.222

7220

+13.3%

+0.26%

C相低压对高压及地

0.302

17790

0.301

17850

-0.033%

+0.34%

 

2数据可以看出,更换分接开关前后,低压绕组介损因数无明显变化,而高压绕组介损因数升高超过10%由于无励磁分接开关安装在高压侧绕组,怀疑是分接开关绝缘未达到要求,导致高压绕组介损升高。经询问安装人员得知,由于工期紧张,该分接开关生产后未采用真空煤油气相法进行彻底干燥,运输到施工现场后只经简单烘干后即投入使用,很可能存在绝缘缺陷。若分接开关绝缘性能不满足要求,其环氧筒在运行电压作用下发生击穿,引起调压线圈发生匝间短路,差动保护率先动作;很大的短路电流使将分接开关动、静触头、绝缘筒、调压线圈烧损,并造成变压器内部压力迅速升高,导致压力释放阀报警并炸裂;同时短路电流的热效应使变压器油分解大量气体、油流涌动,引起轻瓦斯、重瓦斯动作。

在抢修过程中,除采用备用变压器替代B相主变外,将存在绝缘隐患的AC相变压器内分接开关更换成充分干燥后的产品,并重新进行绝缘试验,其介质损耗数据如表3所示。

3  A/C更换绝缘隐患分接开关前后的介质损耗数据

       项目

 

相别

使用未充分干燥后的分接开关

使用充分干燥后的分接开关

tgδ变化率

电容量变化率

10kV下介质损耗 tgδ(%

电容量Cx (pF)

10kV下介质损耗tgδ(%

电容量Cx (pF)

A相高压对低压及地

0.225

7171

0.198

7202

-12%

+0.43%

A相低压对高压及地

0.278

16290

0.289

16340

+0.39%

+0.31%

C相高压对低压及地

0.222

7220

0.212

7224

-4.5%

+0.06%

C相低压对高压及地

0.301

17850

0.296

17800

-1.67%

-0.28%

 

3显示,将AC相主变出厂未充分干燥的分接开关替换后,高压绕组介质损耗因数出现不同程度降低,这也进一步佐证其存在绝缘缺陷的可能性。

 

四、结论

针对此次变压器故障,我们认为在安装分接开关时应加强以下两项工作:

1) 分接开关是变压器重要部件,若存在绝缘缺陷将危及变压器的安全运行。即使安装于电位相对较低的绕组中性点,也要保证其绝缘性能达到要求,出厂时需采用真空煤油气相法充分干燥。

2) 更换分接开关后,不仅要重视绕组直流电阻试验,保证分接开关接触良好,同时还需重视相关绝缘试验。测量介损是判断设备绝缘状况的有效方法之一,也是我国现行预防性试验体制的基本检测方法,能较灵敏地反应设备的局部缺陷,当变压器分接开关存在绝缘缺陷时,相应绕组的介质损耗因数会一定程度增长,因此应重视介损因数的变化。


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