智能電網：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作的原因及處理方法：

① 瓦斯保護動作的原因可能是因濾油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴密，致使空氣進入變壓器;

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(xiàn)異?，F(xiàn)象，應進行氣體取樣分析。瓦斯保護動作跳閘時，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(xiàn)瓦斯保護動作跳閘，應先投入備用變壓器，然后進行外部檢查。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變壓器自動跳閘的處理

當運行中的變壓器自動跳閘時，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跳閘后，將跳閘斷路器的控制開關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(tǒng)及其設備處于正常狀態(tài);

② 檢查掉牌屬何種保護動作及動作是否正確;

③ 了解系統(tǒng)有無故障及故障性質;

④ 若屬以下情況并經領導同意，可不經檢查試送電：人為誤碰保護使斷路器跳閘;保護明顯誤動作跳閘;變壓器僅低壓過流或限時過流保護動作，同時跳閘變壓器下一級設備故障而其保護卻未動作，且故障已切除，但試送電只允許一次;

⑤ 如屬差動、重瓦斯或電流速斷等主保護動作，故障時有沖擊現(xiàn)象，則需對變壓器及其系統(tǒng)進行詳細檢查，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(tǒng)有無備用電源，也絕對不準強送變壓器。

6變壓器著火

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

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，應迅速作出如下處理：

①斷開變壓器各側斷路器，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主變壓器及高廠變著火時，應先解列發(fā)電機;

④若油在變壓器頂蓋上燃燒時，應打開下部事故放油門放油至適當位置。若變壓器內部著火時，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。必要時通知消防隊滅火。發(fā)生這類事故時，變壓器保護應動作使斷路器斷開。若因故障斷路器未斷開，應用手動來立即斷開斷路器，拉開可能通向變壓器電源的隔離開關。

7. 分接開關故障。

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;

(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，接觸不良，制造工藝不好，彈簧壓力不足;

(5)油的酸價過高，使分接開關接觸面被腐蝕。

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比較隱蔽，加上故障性質的特殊性。因而我們?yōu)榱舜_保變壓器及電網的安全穩(wěn)定運行，正確處理事故，應隨時掌握下列情況：

①系統(tǒng)運行方式，負荷狀態(tài)，負荷種類

②變壓器上層油溫，溫升與電壓情況;

③事故發(fā)生時天氣情況;

④變壓器周圍有無檢修及其他工作;

⑤運行人員有無操作;

⑥系統(tǒng)有無操作;

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

四.典型案例

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

電廠簡介

電廠裝有四臺水輪發(fā)電機組，型號為HLFN70-LJ-160，單機容量為8MW，電氣主接線為擴大單元接線方式，兩條110 K V線路，兩條l 0KV直配線，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：無載調壓。

故障的原因及處理

1)故障現(xiàn)象

由于主變壓器運行已幾年時間，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行常規(guī)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，電廠中控室信號屏光子牌出現(xiàn)了“10KV單相接地”信號，過了幾分鐘后又出現(xiàn)了“1號主變輕瓦斯動作”的信號，值班人員立即檢查了10KVI段母線電壓，結果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。運行人員又對主變本體進行檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器勵磁分接開關處有像水沸騰時發(fā)出的異常聲響，值班人員立刻停運了該變壓器并匯報領導。

2)處理經過

檢修人員首先對瓦斯繼電器內的氣體進行了分析，此氣體為淡黃色且可燃，這說明變壓器內部肯定有故障，隨后對主變的分接開關進行檢查發(fā)現(xiàn)，分接開關的位置出現(xiàn)變動，前一次調整的位置在+1檔，而實際位置卻在+1檔和+2檔之間。然后對主變進行了絕緣電阻、直流電阻和絕緣油的耐壓、色譜分析試驗，通過對比，有兩項試驗結果不合格，一是分接開關在+1檔位的接觸電阻測試不出，二是對變壓器的絕緣油進行色譜分析后，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)《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定：C2H2>5 PPm、H，>150 PPm、總烴>150 PPm時應引起注意。檢修人員將變壓器內的油放空后，進入變壓器內對分接開關進行檢查后發(fā)現(xiàn)，分接開關+1檔的兩個觸頭表面有放電和少許燒傷的痕跡，對表面進行打磨處理，上好定位銷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(guī)程要求。將絕緣油注入變壓器，用真空濾油機對絕緣油進行了自循環(huán)過濾，重新作了絕緣油色譜分析試驗，此時油中乙炔、氫氣、總烴值符合標準。將變壓器投運后，一切正常。過濾前后絕緣油中的氣體含量見下表：

3)原因總結

此次事故發(fā)生是由于分接開關位置變位的原因，是在前一次分按開關檔位調整后，對分接開關起限位鎖定的螺栓沒有固定到位，值班人員在對變壓器進行外部清掃時接觸到分接開關調整檔位的圓盤，圓盤受力轉動后，帶動分接開關轉動，故而造成分接開關的檔位發(fā)生了變化。重新送電后由于分接開關的接頭接觸不良，所以兩個觸頭表面產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

通過此次事故，我們認為對于無載調壓變壓器的分接開關在今后的運行中應注意以下幾點：

(1)在對分接開關進行切換前、后都必須測量其直流電阻。使用過的分接開關接觸部分可能有一些局部熔傷，長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關前、后都必須測量直流電阻，且三相電阻值相差不得超過2%。

(2)無載調壓分接開關應在停電狀態(tài)下進行切換，切換時應多轉動幾次手柄，對其觸頭表面的油污進行清除。切換必須到位，到位后要固定好定位銷，防止松動變位。

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

通過此次事故的發(fā)生，我們認為供電變壓器在平時的運行過程中，應加強巡視檢查力度，在進行維護和檢修過程中，應嚴格遵守相關的規(guī)程、規(guī)章，確保變壓器安全、經濟、高效運行。