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非晶合金变压器套管油位异常隐患分析及处理

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1事故发生后

2010年5月23日,某变电站#3主变故障,差动保护和本体保护动作,主变三侧开关跳闸,主变本体烧毁。

2事故分析

直接原因:3号主变压器B相套管发生对地短路,在主变压器本体A、B相同时造成接地;在电动力的作用下,主变压器高套管断裂,主变压器高套管处的绝缘油与空气接触,在火弧作用下产生明火,导致主变压器高套管侧面着火燃烧。

间接原因:1989年主产品改为三菱,型号为SUB-MRM。由于使用寿命较长,外壳绝缘水平下降,导致电压击穿。

为避免目前运行在电网中的6台同类型主变压器出现类似故障,取6台主变压器的油样进行色谱分析,依次停运主变压器进行预试验和套管油试验。

3设备隐患排查

3.1主变压器的预试验

主变压器预试验项目包括:高、中、低压侧主变压器本体和套管的电容、介损和绝缘电阻;高、中、低压三侧套管端屏的电容、介损、绝缘电阻;高、中、低压绕组的DC电阻;铁芯绝缘。所有测试项目的值和变化率都在《电气设备预防性试验规程》的要求范围内。试验表明,6台主变压器绝缘良好,未发现影响运行的异常情况。

3.2非晶合金变压器套管检查

检查非晶合金变压器套管的外观、油位和内压时,发现高压套管C相、中压套管B相和C相以及一台主变压器中性点内压低;高压外壳C相油位镜有小划痕;通过高压套管C相油镜观察不到油位,少油或缺油;而主变压器外壳的色谱分析和微水分析合格。

图1套管底部放电故障图

4设备隐患分析

三菱SUB-MRM非晶合金变压器的配套管材为三菱OT紧凑型非晶合金变压器套管。检查中发现某主变高压外壳C相油位、压力异常(油位镜观察孔看不到油位,氮气压力低),外壳主法兰出油口附近有漏油痕迹。据此可以判断该套管存在安全隐患。

随着时间的推移,非晶合金变压器套管的温度和负荷发生变化,密封圈老化,套管设备状况逐渐恶化:漏油导致内部压力下降;温度上升导致体积增加(漏油持续);温度下降导致内部压力下降;内部压降导致空气侵入;温度上升导致体积增加(油继续泄漏)。随着上述过程的不断进行,非晶合金变压器套管的油位逐渐降低,进入套管的空气可能导致绝缘水平降低,形成局部放电,如图1所示。随着放电的发展,电容器锥体上部的中心导体附近出现内部短路,然后其他层的电极箔之间的电场强度增加,导致电容器锥体下部的电极箔之间出现放电现象。

5设备隐患处理

三菱OT外壳结构如图2所示。套管储油柜顶部预充氮气,带有油位镜和膨胀室,可补偿因温度升高引起的套管油体积变化。注油口位于套管中段(采油孔),法兰上方。由于套管结构紧凑,储油量少,套管补油时对补油速度、补油压力和油品质量要求较高,如表1所示。

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