浅谈500kV变电站主变故障分析处理

摘 要：变电运行的主要任务是电力设备的运行操作和维护管理工作，现对一起500kV主变铁心故障进行了分析，并提出了科学有效的处理方法，以确保电网的安全运行。

关键词：500kV变电站；变压器；色谱分析；铁心

中图分类号：F407.61 文献标识码：A

1 概述

变电运行中经常发生设备故障和系统故障，设备故障可能发展为系统故障，影响整个系统的稳定性，而系统故障又能使某些设备损坏。因此，变电所一旦发生故障，运行值班人员应尽快做出正确的判断，判断出发生故障的设备、故障的范围、故障的性质以及故障产生的原因，同时及早汇报现场情况，按照调度命令进行处理。而要正确实施这一过程，离不开对电气设备故障的巡视检查。

在对某500kV变电站2号主变B相油色谱分析中，发现其总烃超过注意值，且增长迅速，色谱数据如表1所示。

该变压器为1993年5月出厂，2001年2月投运，型号为ODFPS-250000/500，电压组合为(525/)/(230/±2×2.5％)/35，联结组别：Yna0dll。在2007年2月曾对该变压器进行预防性试验，试验合格未发现异常。

2 故障分析

2.1 油色谱分析

利用三比值法和四比值法对变压器油色谱进行分析，其结果如表2和表3所示。

由表2和表3数据可知，产气速率和总烃均超过注意值，由此可判断设备存在潜伏性故障。热点温度估算为75l℃。

(1)按三比值法判定为高温局部过热故障。CO、CO2增长不明显，可判断为裸金属过热。故障点可能是由高压侧开关接触不良、低压侧引线连接处接触不良引起的电路故障；也可能是磁路故障，即铁心接地、铁心局部短路或漏磁环流。

(2)按四比值法判定为铁件或油箱出现不平衡电流，即磁路故障。根据经验，四比值法判断磁路故障有较高的准确率，可作为判断依据。

根据油色谱数据分析，估算主变内部存在约785℃左右的高温的裸金属过热故障，铁心多点接地、漏磁环流和铁心局部短路的可能性较大。但也不能安全排除电回路分接开关或引线接触不良的故障。

2.2 铁心接地电流、红外测温、负载情况及电气试验结果分析

2.2.1 铁心接地电流。近几个月测量铁心接地电流最大为2mA，未发现铁心多点接地产生环流现象。

2.2.2 红外测温。未发现明显的过热点，可排除漏磁环流引起油箱发热的故障(变压器油箱屏蔽采用的是铝板屏蔽)。

2.2.3 负载情况。为分析故障，将主变35kV侧无功负载停运，降低主变负载，油色谱分析总烃仍然呈迅速增长趋势。判断故障与电回路关系不大，焦点还是集中在磁回路上。

2.2.4 电气试验。将主变停运，对B相进行直流电阻试验和铁心绝缘试验检查，试验合格，未发现异常，可以排除电回路故障及铁心多点接地故障。

2.3 综合分析

根据各方面检测结果综合分析，排除不可能的因素后，主变故障原因判断定位为：铁心局部短路产生环流发热或漏磁过大引起变压器内部金属件涡流发热。

3 检查情况

根据对变压器故障原因的分析，故障点在铁心内部或金属件上，现场不易检查处理，因此决定直接将变压器返厂检修处理。变压器在厂内吊罩检查情况如下：

3.1 铁心采用并联接地，并联接地引线插人铁心的铜片有一片烧断，旁边一片有高温过热烧黑变色现象。在拆下铁心接地引线后，对铁心各级间绝缘检查，发现故障点处的两极铁心(两极间为6mm厚的绝缘撑条形成的绝缘油道)的绝缘为零。铁心解体检查发现：故障的两极铁心问硅钢片有过热变色现象；其中一极铁心靠油道侧中间的硅钢片边角翘起，有过热烧伤现象。

500kV大容量变压器铁心较厚，由于散热和绝缘的问题，铁心内部必须设置若干个油道和绝缘纸板，从而将铁心分成若干个部分。铁心各部分的接地方式一般有并联接地和串联接地两种，此变压器采用的是并联接地方式(如图1所示)，在每个铁心部分的中心部位各引出一块接地铜皮，并联接到铁心引出线上。

铁心绝缘油道处的硅钢片在叠片过程中，接缝和边缘处很容易产生变形和翘起形成油道间短路。并联接地方式若任一绝缘油道间发生短路，如图1阴影部分所示abed间形成短路环，造成铁心局部短路产生环流。由于接地铜皮插在铁心的中心，所以短路包围的铁心面积很大，磁通很多，容易产生较大的短路循环电流，使短路包围部分硅钢片和接地铜皮过热，最终将最薄弱的接地铜皮烧断。

3.2 上、下夹件靠绕组侧边缘有过热变色现象。大容量变压器产生较大的漏磁，绕组端部是漏磁通最为密集的部位，密集的漏磁通穿过上、下夹件的边缘，产生涡流，造成上、下夹件靠绕组侧边缘过热变色。铁心拉板因采用不导磁钢板，且进行了开槽处理，未发现发热现象。

4 处理措施

4.1 针对铁心绝缘油道短路烧断接地铜皮的情况，将铁心接地方式改为串联接地方式，接地铜皮每侧只插入三张硅钢片，即使油道短路，所包围的铁心面积很小，不会产生很大的环流。同时铁心重新叠片，更换了烧坏的硅钢片，重新布置油道，在绝缘撑条下增加了一层绝缘纸板，有效防止油道中部硅钢片叠片边角翘起将油道短路。

4.2 针对上、下夹件靠绕组侧边缘因漏磁产生涡流过热缺陷，更换上、下夹件，新夹件在发热的部位开槽，减少漏磁通穿过的面积，切断涡流路径。

5 建议与结论

5.1 厂家对于变压器铁心接地采用并联接地方式易导致缺陷发生。建议加强到厂家的监造工作，严把质量关，以防止类似的缺陷发生。

5.2 利用色谱法来判断变压器内部的潜伏性故障比较灵敏有效，使工作人员能及时采取措施，避免事故的发生，达到防患于未然的目的。

5.3 四比值法判断磁路故障有较高的准确率，可作为分析判断变压器故障的依据。

参考文献

[1]肖本锋.大型变电站主变故障的诊断[J].铜业工程，2011-06-15.