220KV变压器常见故障处理分析

2022-09-10

在电能的传输和配送过程中, 电力变压器是能量转换、传输的核心, 是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路, 是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统, 而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。根据国家电力公司对2006年全国110k V及以上主变事故的调查, 得知绕组的事故占总事故台数的74.6%。因此, 提高变压器安全运行是极其重要的。下面对220KV变压器常见事故及处理进行探讨和分析

1 220KV变压器常见故障

1.1 放电性故障

绝缘损伤性放电:这种放电对变压器固体绝缘 (纸) 的损坏严重对变压器的安全运行影响极大。油色谱分析呈一定量的乙炔 (数个到数十ppm) , 不大的总烃含量, 氢气和一氧化碳气体上升。通过局部放电测试, 可发现有较大的放电量 (1000PC以上) 。

围屏树枝状放电是当前220KV三相变压器最多见的绝缘损坏故障。在相部围屏的中部, 也就是220KV线端处, 有树枝状放电痕迹, 支撑围屏的长垫块上有烧痕, 围屏纸板表面或夹层中有树枝状放电痕迹。产生这种放电的外部原因是受潮或进入气泡, 内部原因是相间距离过小, 在最高场强处有长垫块触及围屏 (短路了油隙) 等。悬浮放电:变压器内的所有金属部件必须有固定的电位或接地, 否则会发生电位悬浮放电。常见的悬浮放电部位有:套管均压球松动, 无载分接开关拨钗, 油箱壁硅钢片磁屏蔽, 以及其他不接地的金属部件。

其它放电:充油套管没排气, 使套管导杆与瓷套内壁无油而放电, 某些套管下瓷套表面因周围场强集中引起爬电。个别变压器内部裸引线与接地部位距离过小, 在外部过电压下发生电弧放电。有的变压器绕组纵绝缘强度低, 在外部过电压下匝层间击穿放电。这些在过电压下的击穿放电, 由于跳闸迅速, 故障点不易发现。

2.2 绕组和铁芯故障

主要有匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。产生这些故障的原因有以下几点:在制造或检修时, 局部绝缘受到损害, 遗留下缺陷。在运行中因散热不良或长期过载, 绕组内有杂物落入, 使温度过高绝缘老化。制造工艺不良, 压制不紧, 机械强度不能经受短路冲击, 使绕组变形绝缘损坏。绕组受潮, 绝缘膨胀堵塞油道, 引起局部过热。绝缘油内混入水分而劣化, 或与空气接触面积过大, 使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低, 部分绕组露在空气中未能及时处理。发现匝间短路应及时处理, 因为绕组匝间短路常常会引起更为严重的单相接地或相间短路等故障。

铁芯故障大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁轮的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的, 其后果可能使穿心螺杆与铁芯迭片造成两点连接, 出现环流引起局部发热, 甚至引起铁芯的局部熔毁。也可能造成铁芯迭片局部短路, 产生涡流过热, 引起迭片间绝缘层损坏, 使变压器空载损失增大, 绝缘油劣化。

2.3 过热性故障

导电回路过热:诸如分接开关动静触头接触不良、静触头与引线开焊;大电流接线鼻开焊或接触不良;多股引线与铜 (铝) 板焊接不良, 少数股开焊等。这些故障通过绕组直流电阻测量, 也可发现。不太大的直流电阻突弯, 都可使油中色谱分析异常, 并可见到痕迹。铁芯多点接地:变压器铁芯在运行中, 各硅钢片间有电压, 是主磁通引起的感应电势。铁芯两侧 (高、低压侧) 有几十到几百伏电压。通常, 铁芯在低压侧引出接地。如果有金属异物, 如铜铁丝、焊渣和铁锈等物, 在铁芯的高压侧形成接地, 即“多点接地”。硅钢片间的感应电势通过“多点接地”, 发生较大电流, 对铁芯硅钢片有烧损作用, 并使油色谱分析呈过热性故障症状。

2.4 其他故障

线路涌流, 这一类中包括由误操作、有载调压分接头拉弧等原因引起的操作过电压、电压峰值、线路故障以及其他输配方面的异常现象。这类起因在变压器故障中占有绝大部分的比例;过载、过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下, 最终造成变压器超负荷运行, 过高的温度导致了绝缘的过早老化;三相负载不平衡, 由于三相负载不平衡所引起某相长期过载, 而使该相温度偏高进而使绝缘老化, 产生匝间短路或相间短路。

3 220KV变压器的维护与处理

首先确保变压器在设计的负荷允许范围之内, 在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温;变压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。若置于户外, 确定该变压器适于户外运行;保护变压器不受雷击及外部损坏危险。

变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。油中万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半, 因此变压器油也要经常检查, 排除故障隐患。除小型配电变压器外所有变压器的油样应经常作击穿试验, 以确保正确地检测水分并通过过滤将其去除。应进行油中故障气体的分析。应用变压器油中8种故障气体在线监测仪, 连续测定随着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量, 通过对气体类别及含量的分析则可确定故障的类型。每年都应作油的物理性能试验以确定其绝缘性能, 试验包括介质的击穿强度、酸度、界面张力等等。

对于围屏树枝放电来说, 如果是已运行的变压器, 应更换有放电痕迹的围屏和垫块, 将相间长垫块 (绕组中部) 锯短等, 并应采取积极措施防止进气和受潮。高电压引线绝缘的根部受力断裂, 以及穿缆引线在进入套管均压球处扭结或断裂, 会引起强烈局部放电, 损伤绝缘。变压器内金属异物, 如铜铁屑、铁锈、焊渣等, 不仅会引起铁芯对地绝缘不良, 而且残留在绕组和绝缘上, 造成树枝状放电和绝缘击穿, 必须引起高度重视。

如果是绕组或铁芯故障应吊芯检查。首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较, 如差别较大, 则为绕组故障。然后进行铁芯外观检查, 再用直流电压、电流表法测量片间绝缘电阻。如损坏不大, 在损坏处涂漆即可。铁芯“多点接地”故障时, 往往可在铁芯外引接地线上串入电阻, 使接地电流控制在0.1A以下, 可大大减轻对铁芯的烧损作用, 有时会使不稳定的接地消失。

变压器在平时检修及保养时应保持瓷套管及绝缘子的清洁;在油冷却系统中, 检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤;保证电气连接的紧固可靠;定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位;加强变压器的预防性试验, 应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测;每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠, 而引线应尽可能短。