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1、500kV 变电站 35kV 所用变异常情况分析 郭全军 邓华 陈晓锦 宋国海 陈平 国网浙江省电力公司检修分公司 摘 要： 利用油色谱数据及现场检查对一起 500kV 变电站 35kV 所用变异常情况进行分析, 判断事故原因为有载分接开关异常, 通过返厂解体检查验证了分析结果, 并提出了相关建议。关键词： 变电站; 有载分接开关; 绝缘油; 短路; 作者简介：郭全军 (1988-) , 男, 山东菏泽人, 国网浙江省电力检修分公司变电检修中心助理工程师, 从事变电检修工作。作者简介：邓华 (1981-) , 男, 湖北天门人, 国网浙江省电力检修分公司变电检修中心高级工程师, 从事变压器管理
2、工作。收稿日期：2016-09-20Abnormal Situation Analysis of 35kV Transformer in 500kV SubstationGUO Quan-jun DENG Hua CHEN Xiao-jin SONG Guo-hai CHEN Ping Maintenance Company, State Grid Zhejiang Electric Power Company; Abstract： The abnormal situation of 35 kV Home-load supply in a 500 kV substation is analyz
3、ed with oil chromatography data and on-site inspection. The reasons of the fault is the OLTC. The analysis result is verified by the depot disintegration. The suggestion is presented.Keyword： Substation; OLTC; Insulating oil; Short circuit; Received： 2016-09-201 引言500k V 变电站内一般配置 35k V 所用变, 为站内一次设备提
4、供控制保护电源及日常使用电源, 若站用电系统出现故障, 则会严重威胁着系统安全稳定运行。所用变配置有载分接开关可在带电的情况下调整站用电系统电压, 为其提供更优质的电源。2 事故概况2.1 设备信息该 500k V 变电站发生异常事故的所用变为#2 所用变, 电压等级 35k V, 相关信息如表 1 所示。变压器为三相变压器, 高压侧调压, 绕组排列方式为高压调压绕组、高压绕组、低压绕组。表 1 所用变相关信息 下载原表 #2 所用变调压系统采用有载调压的方式, 可实现运行过程中的自动调压, 有载分接开关相关信息如表 2 所示。表 2 所用变有载分接开关 下载原表 #2 所用变配备的有载分接开
5、关为复合式结构, 切换开关与选择开关一体化设置, 共同装设在分接开关绝缘筒内部, 操作时选挡与切换同时进行。其为三相有载分接开关, 采用分层设计的理念, 由下至上分别为 A 相、B 相、C 相。每层分接头共 8 个, 相邻接头通过分接开关触头两两连接成为 1 挡, 共 7 挡, 复合式分接开关原理图如图 1 所示。2.2 故障检查#2 所用变系统未配置专门的保护, 仅通过高压熔丝作为保护, 高压熔丝额定电流为 20A。信号回路仅通过本体瓦斯信号及本体温度信号进行告警。本次所用变异常事故发生在其自动从 7 挡调整至 4 挡后, 后台报#2 所用变本体瓦斯动作。图 1 复合式分接开关原理图 下载原
6、图事故发生后, 检修人员至现场进行检查发现:#2 所用变 A、C 相高压熔丝跌落, 本体气体继电器、有载气体继电器均发现大量气体如图 2 和图 3 所示, 有载分接开关压力释放阀动作, 如图 4 所示, 且有绝缘油喷出。#2 所用变本体储油柜油位无明显变化、有载调压开关储油柜油位较检修后验收时油位略有升高。图 2 本体气体继电器 下载原图图 3 有载分接开关气体继电器 下载原图3 事故初步分析为查明事故原因, 对#2 所用变本体及分接开关分别取油样进行油色谱试验, 并与历史值进行对比, 如表 3 所示。从表 3 油色谱数据中可知事故发生后, #2 所用变本体和分接开关油样中H2、CH 4、C
7、2H6、C 2H4、C 2H2和总烃数据均出现异常, 且相关特征气体中总烃含量很高, C 2H2占总烃含量分别为 62%和 59%, 根据特征气体判断属于电弧放电类型。根据三比值法分析所用变本体油样及分接开关油室油样, 对应比值编码都为 1 0 2, 均属于电弧放电性质。图 4 所用变有载分接开关压力释放阀动作 下载原图事故发生后所用变本体及有载分接开关油色谱数据基本类似, 结合分接开关压力释放阀动作喷油后, 其储油柜油位不降反升的现象, 可推断该所用变本体与分接开关油室发生混油的可能性较大。本体油样特征气体含量的突增很有可能也是由混油造成的。#2 所用变油室外部为绝缘筒, 由玻璃丝绕制而成,
8、 具有良好的绝缘性能与机械性能。最底部为筒底, 由铝合金精铸而成。若出现绝缘筒破裂或筒底脱落都会造成混油现象。同时, 事故发生后, #2 所用变本体压力释放阀未动作, 有载分接开关压力释放阀动作, 本体与分接开关压力释放阀的动作值相同, 均为 30k Pa, 可推断事故源可能发生在有载分接开关内部。若有载分接开关故障, 变压器无法继续运行, 为查明事故原因, 对该台所用变进行返厂解体分析。4 解体分析4.1 解体情况首先通过所用变底部放油阀将设备内部绝缘油排出, 然后拆除所用变顶部箱沿固定螺栓, 最后对所用变进行吊芯检查。在芯体起吊过程中发现有载分接开关筒底已脱离至油箱底部, 筒底与绝缘筒固定
9、用环氧树脂固定杆断裂散落至油箱底部, 如图 5、图 6 所示。吊芯后对所用变本体及有载分接开关进行检查 (图 7) , 发现 A、B 相绕组顶部的高压调压绕组存在放电变形现象, 其中 B 相调压绕组出现部分导线熔断的情况, A 相调压绕组未发现导线熔断的情况。C 相调压绕组未发现明显异常。三相调压绕组抽头至有载分接开关绝缘筒引出线未见明显异常。表 3 所变本体及分接开关油色谱数据 下载原表 图 5 有载分接开关筒底脱落 下载原图图 6 有载开关筒底 下载原图图 7 吊芯后整体检查 下载原图对有载分接开关绝缘筒内部进行检查发现, 筒内大部分调压接头四周存在碳黑痕迹。其中, A 相调压接头 5 与
10、 B 相调压接头 5 之间的绝缘筒出现贯穿性放电裂纹, 如图 8 所示。4.2 原因分析故障发生时#2 所用变有载分接开关挡位为 4 挡, 此时调压绕组抽头 4 与抽头 5通过分接开关触头相联, 三相绕组联结组别为 Dyn1。有载分接开关绝缘筒内的A 相调压接头 5 与 B 相调压接头 5 之间出现贯穿性放电裂纹, 导致 A 相、B 相绕组通过各自的调压接点 5 短接, 形成近似短接回路如图 9 所示。图 8 有载开关绝缘筒 下载原图图 9 短路回路 下载原图#2 所用变 A 相与 B 相通过其调压绕组短接后, 流经 A、B 相绕组的电流急剧增大, 导致 A、B 相绕组在电动力的作用下出现变形
11、, B 相绕组可能存在薄弱点导致其部分导线断开。当#2 所用变 A 相与 B 相绕组通过各自的调压接点短接时, A 相高压绕组可视为被短路, 此时流经 A 相、C 相熔丝的电流急剧增大, 远超过其额定值 20A, 进而导致 A 相、C 相熔丝熔断。当有载开关绝缘筒内部发生短路故障时, 产生了大量气体, 筒内压力突增, 导致在有载分接开关压力释放阀动作的瞬间, 冲击分接开关筒底, 使其脱落。同时, 故障产生的特征气体向分接开关气体继电器运动。有载分接开关筒底脱落后, 导致分接开关与本体绝缘油混合, 因此, 故障后所用变本体与分接开关油色谱试验数据具有高度的相似性。筒底脱离后, 故障产生的部分特征
12、气体进入本体绝缘油内, 进而导致本体气体继电器也出现了大量气体。结合#2 所用变有载分接开关绝缘筒内侧出现贯穿性放电裂纹及筒内大部分分接开关接头均出现放电碳黑痕迹, 可推测本次短路事故是由分接开关内部绝缘油劣化造成的绝缘油耐压水平下降导致的。因此针对投运年限较久的变压器需加强分接开关绝缘油耐压试验, 若耐压试验不合格或试验数据不理想, 应结合检修周期, 对其及时进行绝缘油更换或滤油处理。5 结论本文中笔者首先通过#2 所用变故障后的设备状态及油色谱数据对事故原因进行了分析判断, 然后通过设备解体, 验证了事故分析的合理性, 最后提出了防止此类事故再次发生的建议。参考文献1朱英浩, 沈大中.有载分接开关电气机理M.北京:中国电力出版社, 2012. 2陈玉成, 徐震.变压器有载分接开关的结构和原理分析J.广播电视信息, 2011, (10) :75-78. 3李逊, 徐浩俊.一起变压器油色谱异常的分析及处理J.浙江电力, 2010, 29 (5) :28-30. 4邓彦国, 张彩霞.变压器有载分接开关异常分析和处理J.变压器, 2009, 46 (3) :57-59.
