变压器早期故障在线监测系统在广东珠海电厂的应用
作者:中能电力科技开发有限公司时间:2010-05-10 我要发布
大型变压器是电厂主设备之一,其安全可靠是直接关系到电厂机组安全运行的必备条件,其故障将给电厂及电力系统乃至社会造成巨大的经济损失,因此对大型电力变压器事故分析具有重大意义。
珠海电厂是中外合资企业,共有2台700MVA机组,两组3x260MVA主变压器(分相变压器),电压比为242/√3±2×2.5%/22kV,连接组别Y0/Δ-11,为法国JEUMONT SCHNEIDER公司的产品。
1.?事故经过:
2003年6月2日15:40,#1机组负荷为700MW,#1主变压器B相在线气体监测仪(型号为H201R)突然报警(读数在1小时内从77ppm上升到99ppm),油色谱分析为:氢:42.7ppm,甲烷:84.72ppm,乙烷:70.48ppm,乙炔:无,CO:106.38ppm,CO2:6667.73ppm,总烃含量为:213.75ppm,超过150ppm。6月3日经研究决定降负荷到500MW,进行观察,油化验色谱,总烃含量继续升高;6月5日再次降至300MW,H201R数值及总烃含量同样继续升高,最高值为:为436ppm(H201R),总烃含量为:1345.05ppm。因此在6月9日23:00被迫停机。
2.?事故原因分析:
化验结果如下表所示:
2.1?分析表1、表2中的数值:
(1)?用判断故障性质的三比值法来分析:得出(0、2、2),故障性质为中温过热,大约低于700℃。
(2)?用日本月冈淑郎推导的经验公式计算得:
T=322lyC2H4/ C2H6+525=322ly186/108+525=600.4℃
由此可判断此变压器内部一定有故障。
2.2?变压器可能存在的过热原因分类:
(1)?绕组过热;
(2)?分接开关动、静触头接触不良;
(3)?引线故障:a.引线分流故障;b.引线接头过热;c.引线断股;
(4)?漏磁导致过热;
(5)?冷却装置风路堵塞;
(6)?风扇工作不正常;
(7)?漏硅胶造成堵塞;
(8)?异物引起局部过热;
(9)?铁芯多点接地引起的过热。
外部原因在运行过程中一一排除,存在问题是内部的电回路和磁回路问题。
2.3?分析确定故障类型及部位:
(1)?因该变压器为壳式变压器,因此不存在铁芯多点接地引起的环流过热;
(2)?认真检查风扇、潜油泵运行情况,一切正常,冷却效果良好;
(3)?在大型变压器中,由于漏磁密度高,可能导致局部过热现象,特别是低压侧箱壁漏磁一般较 其它地方高。因此在6月5日晚,经厂及专家研究决定,把负荷升高到500MW,用红外线热像仪进行搜索过热点,结果与A、C相同部位比较,没有发现异常过热点,带负荷500MW不到3小时,总烃含量及就地在线监测仪H201R的读数急剧上升报警,将负荷降到原来的300MW,继续运行观察;总烃含量及在线监测仪H201R的读数仍然继续上升报警,数据如表1所示。
(4)?为了防止变压器事故进一步扩大或恶化,并确定故障类型及部位,经研究决定6月9日23:00中调批准停机检查。
1)?首先测B相高、低压侧直流电阻,发现高压侧直流电阻比A相及以前测出数据在同温度、同档位下都超标,全部均达到8%左右,低压侧正常。因此初步判断为电回路故障。
2)?电回路故障可能是分接开关动、静触头接触不良或引线连接不好引起的故障。因该变压器一共有五个档位,每个档位测出的电阻值都同样比以前偏高8%左右,证明分接开关动、静触头五个档位同时烧坏的可能性不大,因此可能性最大就是引线连接不好引起的故障。
3)?因当时当地的天气经常下雨,空气湿度较大,因此给处理变压器内部故障带来重重困难,为了不让变压器内部绝缘受潮,在安全技术措施等方面做了详细的安排,6月18日决定打开变压器人孔,进入变压器内部检查,确定具体故障部位。
4)?对B相高压侧线圈分段测量其电阻,因厂家出厂没有提供分段电阻具体数值,且故障后测量电阻值比原先电阻值相差不明显,因此给故障定位带来较大困难,如何从测量结果分析判断是哪个部位的问题呢?只能分段测出电阻值后,发信给法国制造设计厂家,再比较确定,这样判断处理时间必然延长。因此,为了抢时间分两步走,一方面给厂家去信,另一方面进入变压器内目测检查各连接螺栓及连接点情况,结果发现B相线圈引出线与头部高压侧套管连接部位的二个螺栓处,四根引线线头有两根下沉半个螺丝的痕迹,而且有烧黑现象(如图1),因此开始怀疑是该处接触不良,恢复原位后,上紧螺丝,但测其电阻值也同样偏大。撕开绝缘层,发现四根导线有三根全黑,如图2所示。拆开四根连接线分别测电阻,发现其中一根电阻值很大,几乎开路,因此最终判断该根导线应该是烧断。从结构图分析,可能性最大应该是驳接部位。最终绝缘层全部拆开,结果证明我们的判断是正确的。如图3的断线部位图。
3.?处理及防范对策:
3.1?变压器引线是变压器内部绕组出线与外部接线的中间环节,其接头是通过压接而成,而压接质量好坏直接影响到引线的故障发生,接触不良会产生局部高温过热烧断引线;当高压侧一相断路时,变压器将在非全相状态下运行,是变压器致命的故障,如果不及时停运处理,发展下去可能使变压器爆炸,波及周围设备。变压器三相不平衡产生的负序电流,甚至会使发电机转子烧坏,事故扩大会发展成为灾难性事故,给经济及社会带来不可估量的损失。
3.2?正确连接引线和分接开关,上紧螺帽,避免松动而发热。
3.3?加强管理,避免由于管理不善等原因而引起的过热性故障。
3.4?加装在线监测装置,如现在我厂加装的HYDRAN201i,能及时准确地
发现设备内部故障,采取有效措施,避免事故进一步扩大给经济造成重大损失。
4.?总结
4.1?变压器采用色谱分析一般在实验室进行,周期需三个月以上。因此分析判断变压器内部故障的一大局限是捕捉不到突然性故障的证迹。实施在线监测,在一定程度上将大大的改善以上局面。我厂本次故障就是在6月2日下午,由在线监测装置HYDRAN 201R及时准确地观察到设备内部发生的故障先兆,从而及时停运处理,避免了重大的经济损失。
4.2?目前我国电力系统设备的维护和检修工作仍然以计划检修为主,但向状态检修模式发展已成必然趋势。在国外发达国家,大型电力设备的在线监测技术研究应用工作发展迅速,许多设备的在线监测技术已经达到了完全的实用化水平,在设备的运行和检修方面已改变了过去传统的"定期检修,修必修好"的管理模式,从固定的维护和定期的检修已逐步发展到状态检修。
4.3?经过此次故障分析的实践证明,在线监测装置H201R在我厂的应用能准确、及时地反映出设备的故障,从而使运行、检修人员及时采取有效措施,避免了重大事故发生,提高了设备的寿命和利用率,为电力系统创造了巨大的经济效益。