智能電網(wǎng)：變壓器故障診斷和典型案例分析

4瓦斯保護(hù)故障

瓦斯保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，輕瓦斯作用于信號(hào)，重瓦斯作用于跳閘。下面分析瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因及處理方法：

① 瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因可能是因?yàn)V油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密，致使空氣進(jìn)入變壓器;

② 因溫度下降和漏油致使油位緩慢降低;或是因變壓器故障而產(chǎn)生少量氣體;

③ 由于發(fā)生穿越性短路故障而引起;

④由于保護(hù)裝置的二次回路故障所引起。

輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后發(fā)出信號(hào)。其原因是：變壓器內(nèi)部有輕微故障;變壓器內(nèi)部存在空氣;二次回路故障等。運(yùn)行人員應(yīng)立即檢查，如未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行氣體取樣分析。瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，可能變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障，引起油分解出大量氣體，也可能二次回路故障等。出現(xiàn)瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘，應(yīng)先投入備用變壓器，然后進(jìn)行外部檢查。檢查油枕防爆門，各焊接縫是否裂開，變壓器外殼是否變形;最后檢查氣體的可燃性。

5變壓器自動(dòng)跳閘的處理

當(dāng)運(yùn)行中的變壓器自動(dòng)跳閘時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)迅速作出如下處理：

① 當(dāng)變壓器各側(cè)斷路器自動(dòng)跳閘后，將跳閘斷路器的控制開關(guān)操作至跳閘后的位置，并迅速投入備用變壓器，調(diào)整運(yùn)行方式和負(fù)荷分配，維持運(yùn)行系統(tǒng)及其設(shè)備處于正常狀態(tài);

② 檢查掉牌屬何種保護(hù)動(dòng)作及動(dòng)作是否正確;

③ 了解系統(tǒng)有無故障及故障性質(zhì);

④ 若屬以下情況并經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)同意，可不經(jīng)檢查試送電：人為誤碰保護(hù)使斷路器跳閘;保護(hù)明顯誤動(dòng)作跳閘;變壓器僅低壓過流或限時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)跳閘變壓器下一級(jí)設(shè)備故障而其保護(hù)卻未動(dòng)作，且故障已切除，但試送電只允許一次;

⑤ 如屬差動(dòng)、重瓦斯或電流速斷等主保護(hù)動(dòng)作，故障時(shí)有沖擊現(xiàn)象，則需對(duì)變壓器及其系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，停電并測(cè)量絕緣。在未查清原因之前，禁止將變壓器投入運(yùn)行。必須指出，不管系統(tǒng)有無備用電源，也絕對(duì)不準(zhǔn)強(qiáng)送變壓器。

6變壓器著火

變壓器著火也是一種危險(xiǎn)事故，因變壓器有許多可燃物質(zhì)，處理不及時(shí)可能發(fā)生爆炸或使火災(zāi)擴(kuò)大。

變壓器著火的主要原因是：

① 套管的破損和閃落，油在油枕的壓力下流出并在頂蓋上燃燒;

②變壓器內(nèi)部故障使外殼或散熱器破裂，使燃燒著的變壓器油溢出。

變壓器著火，應(yīng)迅速作出如下處理：

①斷開變壓器各側(cè)斷路器，切斷各側(cè)電源，并迅速投入備用變壓器，恢復(fù)供電;

②停止冷卻裝置運(yùn)行;

③主變壓器及高廠變著火時(shí)，應(yīng)先解列發(fā)電機(jī);

④若油在變壓器頂蓋上燃燒時(shí)，應(yīng)打開下部事故放油門放油至適當(dāng)位置。若變壓器內(nèi)部著火時(shí)，則不能放油，以防變壓器發(fā)生爆炸;

⑤迅速用滅火裝置滅火。如用干式滅火器或泡沫滅火器滅火。必要時(shí)通知消防隊(duì)滅火。發(fā)生這類事故時(shí)，變壓器保護(hù)應(yīng)動(dòng)作使斷路器斷開。若因故障斷路器未斷開，應(yīng)用手動(dòng)來立即斷開斷路器，拉開可能通向變壓器電源的隔離開關(guān)。

7. 分接開關(guān)故障。

常見的故障是表面熔化與灼傷，相間觸頭放電或各接頭放電。主要原因有：

(1)連接螺絲松動(dòng);

(2)帶負(fù)荷調(diào)整裝置不良和調(diào)整不當(dāng);

(3)分接頭絕緣板絕緣不良;

(4)接頭焊錫不滿，接觸不良，制造工藝不好，彈簧壓力不足;

(5)油的酸價(jià)過高，使分接開關(guān)接觸面被腐蝕。

由于主變事故一般不是單一的，而是多重的、發(fā)展的，且潛在的主要故障點(diǎn)比較隱蔽，加上故障性質(zhì)的特殊性。因而我們?yōu)榱舜_保變壓器及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，正確處理事故，應(yīng)隨時(shí)掌握下列情況：

①系統(tǒng)運(yùn)行方式，負(fù)荷狀態(tài)，負(fù)荷種類

②變壓器上層油溫，溫升與電壓情況;

③事故發(fā)生時(shí)天氣情況;

④變壓器周圍有無檢修及其他工作;

⑤運(yùn)行人員有無操作;

⑥系統(tǒng)有無操作;

⑦何種保護(hù)動(dòng)作，事故現(xiàn)象情況等。加強(qiáng)對(duì)變壓器運(yùn)行的巡監(jiān)，做好常規(guī)的維護(hù)工作，及時(shí)地消除設(shè)備的缺陷，定期進(jìn)行檢修和預(yù)防性試驗(yàn)，盡量避免變壓器事故的發(fā)生，減小事故對(duì)電網(wǎng)及電器設(shè)備的損害。

四.典型案例

北疆某電廠主變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行7分析研究，從而總結(jié)出在今后的運(yùn)行、檢修過程中要做到的一些預(yù)防措施及注意事項(xiàng)。

電廠簡(jiǎn)介

電廠裝有四臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，型號(hào)為HLFN70-LJ-160，單機(jī)容量為8MW，電氣主接線為擴(kuò)大單元接線方式，兩條110 K V線路，兩條l 0KV直配線，兩臺(tái)主變壓器，主變壓器容量是20000KVA，額定電壓121(±2×2.5%)/10.5KV，額定電流是100，45A/1099.71A，調(diào)壓方式：無載調(diào)壓。

故障的原因及處理

1)故障現(xiàn)象

由于主變壓器運(yùn)行已幾年時(shí)間，需外部清掃。聯(lián)系值班調(diào)度將1號(hào)主變正常停電后，由值班人員對(duì)主變外部進(jìn)行常規(guī)檢查和清掃。工作完成后由110KV高壓側(cè)斷路器對(duì)1號(hào)主變充電，在高壓側(cè)斷路器合閘的同時(shí)，電廠中控室信號(hào)屏光子牌出現(xiàn)了“10KV單相接地”信號(hào)，過了幾分鐘后又出現(xiàn)了“1號(hào)主變輕瓦斯動(dòng)作”的信號(hào)，值班人員立即檢查了10KVI段母線電壓，結(jié)果B相相電壓為零，A、C兩相相電壓正常，而110KV母線各相電壓也均正常。運(yùn)行人員又對(duì)主變本體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器勵(lì)磁分接開關(guān)處有像水沸騰時(shí)發(fā)出的異常聲響，值班人員立刻停運(yùn)了該變壓器并匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)。

2)處理經(jīng)過

檢修人員首先對(duì)瓦斯繼電器內(nèi)的氣體進(jìn)行了分析，此氣體為淡黃色且可燃，這說明變壓器內(nèi)部肯定有故障，隨后對(duì)主變的分接開關(guān)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，分接開關(guān)的位置出現(xiàn)變動(dòng)，前一次調(diào)整的位置在+1檔，而實(shí)際位置卻在+1檔和+2檔之間。然后對(duì)主變進(jìn)行了絕緣電阻、直流電阻和絕緣油的耐壓、色譜分析試驗(yàn)，通過對(duì)比，有兩項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果不合格，一是分接開關(guān)在+1檔位的接觸電阻測(cè)試不出，二是對(duì)變壓器的絕緣油進(jìn)行色譜分析后，絕緣油中的乙炔(C2，H2)、氫氣(H2)、總烴含量均超過了規(guī)定值，根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定：C2H2>5 PPm、H，>150 PPm、總烴>150 PPm時(shí)應(yīng)引起注意。檢修人員將變壓器內(nèi)的油放空后，進(jìn)入變壓器內(nèi)對(duì)分接開關(guān)進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，分接開關(guān)+1檔的兩個(gè)觸頭表面有放電和少許燒傷的痕跡，對(duì)表面進(jìn)行打磨處理，上好定位銷后重新測(cè)試接觸電阻，+1檔的接觸電阻為：AO=1.229、BO=1.227、CO=1228(測(cè)試溫度為14℃)，直流電阻符合規(guī)程要求。將絕緣油注入變壓器，用真空濾油機(jī)對(duì)絕緣油進(jìn)行了自循環(huán)過濾，重新作了絕緣油色譜分析試驗(yàn)，此時(shí)油中乙炔、氫氣、總烴值符合標(biāo)準(zhǔn)。將變壓器投運(yùn)后，一切正常。過濾前后絕緣油中的氣體含量見下表：

3)原因總結(jié)

此次事故發(fā)生是由于分接開關(guān)位置變位的原因，是在前一次分按開關(guān)檔位調(diào)整后，對(duì)分接開關(guān)起限位鎖定的螺栓沒有固定到位，值班人員在對(duì)變壓器進(jìn)行外部清掃時(shí)接觸到分接開關(guān)調(diào)整檔位的圓盤，圓盤受力轉(zhuǎn)動(dòng)后，帶動(dòng)分接開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)，故而造成分接開關(guān)的檔位發(fā)生了變化。重新送電后由于分接開關(guān)的接頭接觸不良，所以兩個(gè)觸頭表面產(chǎn)生局部放電以至引起絕緣油中的乙炔、氫氣、總烴含量超標(biāo)。

預(yù)防措施

通過此次事故，我們認(rèn)為對(duì)于無載調(diào)壓變壓器的分接開關(guān)在今后的運(yùn)行中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)在對(duì)分接開關(guān)進(jìn)行切換前、后都必須測(cè)量其直流電阻。使用過的分接開關(guān)接觸部分可能有一些局部熔傷，長(zhǎng)期未用的分接頭表面則可能存在氧化或觸頭不潔、鍍層剝落、彈力不夠、焊接脫落等現(xiàn)象，從而造成分接頭的接觸不良，接觸電阻增大。這就將造成其局部過熱，并危及變壓器的安全運(yùn)行，乃至造成變壓器燒毀事故;還有可能引起絕緣油迅速劣化，從而被迫停運(yùn)。因此，變壓器在切換分接開關(guān)前、后都必須測(cè)量直流電阻，且三相電阻值相差不得超過2%。

(2)無載調(diào)壓分接開關(guān)應(yīng)在停電狀態(tài)下進(jìn)行切換，切換時(shí)應(yīng)多轉(zhuǎn)動(dòng)幾次手柄，對(duì)其觸頭表面的油污進(jìn)行清除。切換必須到位，到位后要固定好定位銷，防止松動(dòng)變位。

(3)主變往往在大修后容易發(fā)生分接開關(guān)接觸不良的故障，穿越性故障后也可導(dǎo)致燒傷接觸面。在運(yùn)行過程中，特別要注意輕瓦斯動(dòng)作情況，如果瓦斯頻繁動(dòng)作說明有可能存在此故障，取油樣化驗(yàn)，可得出絕緣油的閃點(diǎn)迅速下降}同時(shí)也可通過油的色譜分析來判斷。最后，可將變壓器停運(yùn)，測(cè)量三相分接頭的直流電阻來確定分接開關(guān)接觸情況，當(dāng)分接開關(guān)接觸不良導(dǎo)致斷相時(shí)，從指針表中就可判斷。

通過此次事故的發(fā)生，我們認(rèn)為供電變壓器在平時(shí)的運(yùn)行過程中，應(yīng)加強(qiáng)巡視檢查力度，在進(jìn)行維護(hù)和檢修過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)程、規(guī)章，確保變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。