換流站超高壓大型變壓器鐵芯故障的診斷分析

1、超高壓大型變壓器鐵芯故障的診斷分析1、 故障概況某換流站750kV 1號主變?yōu)閄X變壓器有限公司產(chǎn)品，單相容量 700MVA設(shè) 備型號：ODFPS-700000/750出廠編號：2010045, 2010年11月7日投入運(yùn)行。2012年 1 月 15日出現(xiàn)乙炔后，乙炔含量緩慢增長，至2012年 9月 29日，乙炔含量達(dá)到1.89 ul/l ， 10 月 9日測試發(fā)現(xiàn)突然增長至3.86 ul/l 后，截止10月15 日，乙炔含量增至5.56ul/l 。2、 缺陷診斷試驗的方法（ 1）通過變壓器故障初期出現(xiàn)的油中溶解氣體的分析，綜合電氣試驗、帶電檢測、 歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析變壓器的放電類型和

2、可能的故障點，為變壓器下一步檢修策略的制定打下基礎(chǔ)。（ 2） 利用現(xiàn)有的帶電檢測手段，在變壓器運(yùn)行時開展超高頻局放、超聲波局放、鐵芯及夾件接地電流試驗等，為準(zhǔn)確判斷故障點提供依據(jù)。（ 3）分別對正常的變壓器鐵芯接地電流進(jìn)行24h 暫態(tài)波形記錄和比對分析，采集足夠數(shù)量的放電樣本。對采集得到的放電樣本進(jìn)行分析檢測，得到樣本的分析結(jié)果， 并與局部放電的測試結(jié)果進(jìn)行對比，提出能夠表征變壓器設(shè)備狀態(tài)的判斷信息。3、 診斷性試驗內(nèi)容（ 1）油中溶解氣體試驗根據(jù)變壓器氣體成分分析，油中溶解氣體中總烴及氫氣含量變化不大，根據(jù)絕緣油的熱力學(xué)研究分析，故障點屬于低能量放電；一氧化碳及二氧化碳含量未出現(xiàn)明顯增長及變

3、化，判斷該放電故障未涉及固體絕緣。乙炔含量呈明顯增長趨勢，與負(fù)荷變化趨勢不一致，且產(chǎn)氣速率有所變化，其他特征氣體增長緩慢，初步判斷為設(shè)備內(nèi)部存在間歇性低能量局部放電故障。2）鐵芯及夾件接地電流測試鐵芯接地電流測試數(shù)據(jù)：A相79.6mA B相79.1mA C相80.4mA,試驗數(shù)據(jù) 合格；夾件接地電流測試數(shù)據(jù)： A相224.5mA B相226.7mA C相227.4mA;三 相數(shù)據(jù)平衡沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。（ 3）局部放電試驗對 A， C 相鐵芯局部放電測試未發(fā)現(xiàn)放電信號，B 相存在明顯的放電信號。（ 4）超高頻局部放電測試對主變進(jìn)行超高頻局部放電測試，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點在套管法蘭處、器身人孔、器身縫隙

4、等可能傳出特高頻信號處進(jìn)行信號采集。由于750kV設(shè)備區(qū)存在嚴(yán)重的放電干擾信號，橫向?qū)Ρ華, B, C三相，發(fā)現(xiàn)三相背景值及測試值無明顯差異， 未發(fā)現(xiàn) B 相內(nèi)部存在明顯放電信號。（ 5）超聲波定位通過對 1 號主變 B 相進(jìn)行超聲波局放定位，發(fā)現(xiàn)鐵芯接地引下線兩側(cè)局部放電信號最大，測試結(jié)果如圖2 所示。（ 6）高頻接地電流試驗使用8861暫態(tài)參數(shù)記錄儀先后對750kV 一號主變A, B, C各相變壓器鐵芯及接地電流進(jìn)行了記錄。錄波時間分別為4.15ks， 5.4ks ， 1.6ks。三相鐵芯及夾件電流整體波形如圖1、圖 2 所示。從圖中可以看出正常相波形毛刺較少，相對平滑，B 相毛刺較多，且

5、幅值較大（參考波形圖中左側(cè)縱坐標(biāo)）。圖1正常相夾件及鐵芯電流整體波形圖2 B相夾件及鐵芯電流整體波對三相鐵芯及夾件電流波形有效值、峰-峰值及最大值等參數(shù)的計算結(jié)果如 表1所示。其中峰-峰值指整個測量時間內(nèi)出現(xiàn)的最大正值與最大負(fù)值之間的差。 由表1可知，三相夾件電流有效值相同，三相鐵芯電流有效值不同，其中A, C兩相接近，約80mA B相較大，達(dá)481mA約為其他兩相6倍。鐵芯電流峰峰值 B相較A, C大近7倍，最大值B相較A, C相大近6.6倍。夾件電流峰-峰值B 相較A, C大近2倍，最大值B相較A, C相大近2倍。表1鐵芯及夾件接地電流計算值 /mA測試值A(chǔ)BC后效值81.6481.080

6、.5峰-峰值330.52275.0322.5最大值164.51128158.5B相波形中毛刺展開后的典型情況如圖 3、圖4所示。正常相毛刺展開如圖 5、圖6所示。對比發(fā)現(xiàn)，B相鐵芯和夾件的波形畸變是相關(guān)的，即鐵芯電流幅 值突然增大時夾件電流也會突變，反之亦然，而 A, C兩相鐵芯或夾件的波形畸 變沒有相關(guān)性。1.5圖3 B相夾件波形毛刺部分展開情況圖4 B相鐵芯波形毛刺部分展開情況(3797s)圖5正常夾件波形毛刺部分展開情況圖6正常鐵芯波形毛刺部分展開情況由各相波形整體情況及波形關(guān)鍵參數(shù)綜合分析可知，B相鐵芯電流有效值遠(yuǎn)大于其他兩相，而夾件有效值同其他兩相相同。B相夾件的峰-峰值及最大值比其

7、他兩相大，可能是由于B相鐵芯上的大電流感應(yīng)過去的。因此綜合判斷B相鐵7所示。芯電流異常、夾件電流正常。根據(jù)鐵芯接地高頻電流分析結(jié)果如下：變壓器鐵芯屏蔽示意圖如圖 鐵芯屏蔽位于鐵芯和繞組之間。繞組對鐵芯及鐵芯屏蔽均存在空間雜散電容， 分 別為C1及C2鐵芯屏蔽通過接地引出線接至變壓器箱體，鐵芯通過接地引下線 與地網(wǎng)連接。圖7變壓器鐵芯屏蔽示意圖變壓器正常運(yùn)行時，鐵芯接地引下線及鐵芯屏蔽接地引出線分別流過電容電 流IC1和IC2。由于鐵芯屏蔽位于鐵芯和繞組之間且接地，鐵芯所能積累的電荷 量很少，因此正常運(yùn)行時 C1很小，IC1也相對較小。而當(dāng)鐵芯屏蔽的接地斷開 時，鐵芯及鐵芯屏蔽上就會感應(yīng)出大量電

8、荷，因此 C1就會增大，IC1隨之變大。 由此在進(jìn)行高頻接地測試時，鐵芯屏蔽接地引出線處于失地（開路）狀態(tài)，導(dǎo)致 鐵芯屏蔽始終處于懸浮狀態(tài)，從而使 C1增大，導(dǎo)致鐵芯接地電流增大。在連續(xù) 測試過程中，鐵芯屏蔽接地引出線搭接在箱體上， 形成一個不牢固的接地，隨著 油流的沖擊時斷時續(xù)，被油流沖斷的瞬間電容量會突變，因此鐵芯接地電流雖然 幅值正常，但會出現(xiàn)個別高頻脈沖信號。4、結(jié)果綜上所述，根據(jù)乙烘含量增加趨勢，判斷為設(shè)備內(nèi)部存在間歇性低能量局部 放電故障，一氧化碳及二氧化碳含量未出現(xiàn)明顯增長及變化，判斷該放電故障未涉及固體絕緣；乙快增長趨勢與負(fù)荷變化趨勢不一致，表明放電類型為非電流回 路放電，可排除導(dǎo)電回路缺陷；通過對鐵芯及夾件接地電流進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測， 鐵芯 及夾件接地電流穩(wěn)定，未出現(xiàn)多點接地現(xiàn)象；通過超局放定位、高頻接地電流等 電氣試驗進(jìn)一步確定該故障的放電特征和放電位置。判斷該故障是變壓器內(nèi)部鐵芯接地系統(tǒng)中有低能量局部放電現(xiàn)象，而且該放電點虛接，由于乙快呈快速增長 趨勢，表明故障點出現(xiàn)劣化趨勢。停電后，檢修單位與變壓器廠家技術(shù)人員進(jìn)箱檢查， 發(fā)現(xiàn)B相主變器身調(diào)柱 下端墊板中屏蔽棒接地銅帶端部斷裂并虛接，該聯(lián)接銅帶起磁分路漏磁屏蔽棒的接地作用，印證了試驗結(jié)論的分析和推斷。5、結(jié)論（ 1）在國內(nèi)首次將變壓器鐵芯接地電流長時間高采樣率的波形記錄和分析