智能電網(wǎng)：變壓器故障診斷和典型案例分析

4瓦斯保護故障

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

① 瓦斯保護動(dòng)作的原因可能是因濾油、加油和冷卻系統不嚴密，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由于保護裝置的二次回路故障所引起。

輕瓦斯保護動(dòng)作后發(fā)出信號。其原因是：變壓器內部有輕微故障;變壓器內部存在空氣;二次回路故障等。運行人員應立即檢查，如未發(fā)現異?，F象，應進(jìn)行氣體取樣分析。瓦斯保護動(dòng)作跳閘時(shí)，可能變壓器內部發(fā)生嚴重故障，引起油分解出大量氣體，也可能二次回路故障等。出現瓦斯保護動(dòng)作跳閘，應先投入備用變壓器，然后進(jìn)行外部檢查。檢查油枕防爆門(mén)，各焊接縫是否裂開(kāi)，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

當運行中的變壓器自動(dòng)跳閘時(shí)，運行人員應迅速作出如下處理：

① 當變壓器各側斷路器自動(dòng)跳閘后，將跳閘斷路器的控制開(kāi)關(guān)操作至跳閘后的位置，并迅速投入備用變壓器，調整運行方式和負荷分配，維持運行系統及其設備處于正常狀態(tài);

② 檢查掉牌屬何種保護動(dòng)作及動(dòng)作是否正確;

③ 了解系統有無(wú)故障及故障性質(zhì);

④ 若屬以下情況并經(jīng)領(lǐng)導同意，可不經(jīng)檢查試送電：人為誤碰保護使斷路器跳閘;保護明顯誤動(dòng)作跳閘;變壓器僅低壓過(guò)流或限時(shí)過(guò)流保護動(dòng)作，同時(shí)跳閘變壓器下一級設備故障而其保護卻未動(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動(dòng)作，故障時(shí)有沖擊現象，則需對變壓器及其系統進(jìn)行詳細檢查，停電并測量絕緣。在未查清原因之前，禁止將變壓器投入運行。必須指出，不管系統有無(wú)備用電源，也絕對不準強送變壓器。

6變壓器著(zhù)火

變壓器著(zhù)火也是一種危險事故，因變壓器有許多可燃物質(zhì)，處理不及時(shí)可能發(fā)生爆炸或使火災擴大。

變壓器著(zhù)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變壓器內部故障使外殼或散熱器破裂，使燃燒著(zhù)的變壓器油溢出。

變壓器著(zhù)火，應迅速作出如下處理：

①斷開(kāi)變壓器各側斷路器，切斷各側電源，并迅速投入備用變壓器，恢復供電;

②停止冷卻裝置運行;

③主變壓器及高廠(chǎng)變著(zhù)火時(shí)，應先解列發(fā)電機;

④若油在變壓器頂蓋上燃燒時(shí)，應打開(kāi)下部事故放油門(mén)放油至適當位置。若變壓器內部著(zhù)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)通知消防隊滅火。發(fā)生這類(lèi)事故時(shí)，變壓器保護應動(dòng)作使斷路器斷開(kāi)。若因故障斷路器未斷開(kāi)，應用手動(dòng)來(lái)立即斷開(kāi)斷路器，拉開(kāi)可能通向變壓器電源的隔離開(kāi)關(guān)。

7. 分接開(kāi)關(guān)故障。

常見(jiàn)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)帶負荷調整裝置不良和調整不當;

(3)分接頭絕緣板絕緣不良;

(4)接頭焊錫不滿(mǎn)，接觸不良，制造工藝不好，彈簧壓力不足;

(5)油的酸價(jià)過(guò)高，使分接開(kāi)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)的安全穩定運行，正確處理事故，應隨時(shí)掌握下列情況：

①系統運行方式，負荷狀態(tài)，負荷種類(lèi)

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?chē)袩o(wú)檢修及其他工作;

⑤運行人員有無(wú)操作;

⑥系統有無(wú)操作;

⑦何種保護動(dòng)作，事故現象情況等。加強對變壓器運行的巡監，做好常規的維護工作，及時(shí)地消除設備的缺陷，定期進(jìn)行檢修和預防性試驗，盡量避免變壓器事故的發(fā)生，減小事故對電網(wǎng)及電器設備的損害。

四.典型案例

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

電廠(chǎng)簡(jiǎn)介

電廠(chǎng)裝有四臺水輪發(fā)電機組，型號為HLFN70-LJ-160，單機容量為8MW，電氣主接線(xiàn)為擴大單元接線(xiàn)方式，兩條110 K V線(xiàn)路，兩條l 0KV直配線(xiàn)，兩臺主變壓器，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，調壓方式：無(wú)載調壓。

故障的原因及處理

1)故障現象

由于主變壓器運行已幾年時(shí)間，需外部清掃。聯(lián)系值班調度將1號主變正常停電后，由值班人員對主變外部進(jìn)行常規檢查和清掃。工作完成后由110KV高壓側斷路器對1號主變充電，在高壓側斷路器合閘的同時(shí)，電廠(chǎng)中控室信號屏光子牌出現了“10KV單相接地”信號，過(guò)了幾分鐘后又出現了“1號主變輕瓦斯動(dòng)作”的信號，值班人員立即檢查了10KVI段母線(xiàn)電壓，結果B相相電壓為零，A、C兩相相電壓正常，而110KV母線(xiàn)各相電壓也均正常。運行人員又對主變本體進(jìn)行檢查，發(fā)現變壓器勵磁分接開(kāi)關(guān)處有像水沸騰時(shí)發(fā)出的異常聲響，值班人員立刻停運了該變壓器并匯報領(lǐng)導。

2)處理經(jīng)過(guò)

檢修人員首先對瓦斯繼電器內的氣體進(jìn)行了分析，此氣體為淡黃色且可燃，這說(shuō)明變壓器內部肯定有故障，隨后對主變的分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查發(fā)現，分接開(kāi)關(guān)的位置出現變動(dòng)，前一次調整的位置在+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，通過(guò)對比，有兩項試驗結果不合格，一是分接開(kāi)關(guān)在+1檔位的接觸電阻測試不出，二是對變壓器的絕緣油進(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(guò)了規定值，根據《電力設備預防性試驗規程》規定：C2H2>5 PPm、H，>150 PPm、總烴>150 PPm時(shí)應引起注意。檢修人員將變壓器內的油放空后，進(jìn)入變壓器內對分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查后發(fā)現，分接開(kāi)關(guān)+1檔的兩個(gè)觸頭表面有放電和少許燒傷的痕跡，對表面進(jìn)行打磨處理，上好定位銷(xiāo)后重新測試接觸電阻，+1檔的接觸電阻為：AO=1.229、BO=1.227、CO=1228(測試溫度為14℃)，直流電阻符合規程要求。將絕緣油注入變壓器，用真空濾油機對絕緣油進(jìn)行了自循環(huán)過(guò)濾，重新作了絕緣油色譜分析試驗，此時(shí)油中乙炔、氫氣、總烴值符合標準。將變壓器投運后，一切正常。過(guò)濾前后絕緣油中的氣體含量見(jiàn)下表：

3)原因總結

此次事故發(fā)生是由于分接開(kāi)關(guān)位置變位的原因，是在前一次分按開(kāi)關(guān)檔位調整后，對分接開(kāi)關(guān)起限位鎖定的螺栓沒(méi)有固定到位，值班人員在對變壓器進(jìn)行外部清掃時(shí)接觸到分接開(kāi)關(guān)調整檔位的圓盤(pán)，圓盤(pán)受力轉動(dòng)后，帶動(dòng)分接開(kāi)關(guān)轉動(dòng)，故而造成分接開(kāi)關(guān)的檔位發(fā)生了變化。重新送電后由于分接開(kāi)關(guān)的接頭接觸不良，所以?xún)蓚€(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。

預防措施

通過(guò)此次事故，我們認為對于無(wú)載調壓變壓器的分接開(kāi)關(guān)在今后的運行中應注意以下幾點(diǎn)：

(1)在對分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換前、后都必須測量其直流電阻。使用過(guò)的分接開(kāi)關(guān)接觸部分可能有一些局部熔傷，長(cháng)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(guò)熱，并危及變壓器的安全運行，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。因此，變壓器在切換分接開(kāi)關(guān)前、后都必須測量直流電阻，且三相電阻值相差不得超過(guò)2%。

(2)無(wú)載調壓分接開(kāi)關(guān)應在停電狀態(tài)下進(jìn)行切換，切換時(shí)應多轉動(dòng)幾次手柄，對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(xiāo)，防止松動(dòng)變位。

(3)主變往往在大修后容易發(fā)生分接開(kāi)關(guān)接觸不良的故障，穿越性故障后也可導致燒傷接觸面。在運行過(guò)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(shuō)明有可能存在此故障，取油樣化驗，可得出絕緣油的閃點(diǎn)迅速下降}同時(shí)也可通過(guò)油的色譜分析來(lái)判斷。最后，可將變壓器停運，測量三相分接頭的直流電阻來(lái)確定分接開(kāi)關(guān)接觸情況，當分接開(kāi)關(guān)接觸不良導致斷相時(shí)，從指針表中就可判斷。

通過(guò)此次事故的發(fā)生，我們認為供電變壓器在平時(shí)的運行過(guò)程中，應加強巡視檢查力度，在進(jìn)行維護和檢修過(guò)程中，應嚴格遵守相關(guān)的規程、規章，確保變壓器安全、經(jīng)濟、高效運行。