眭上春;吴敏;王俏;申良;高分;何忠华
泄洪闸
【摘 要】某抽水蓄能电站在月度定期工作中,发现该电站3号变压器铁心电流为12.97A、夹件接地电流12.93A,超出《DL/T596-2005电力设备预防性试验规程》要求:运行中铁心接地电流一般不大于0.1 A.通过对变压器绝缘油取样、试验数据分析、变压器排油内窥,确定变压器铁心上轭最小级(2至3片硅钢片)上窜,与夹件上梁加强筋接触,导致铁心与夹件上梁导通.本文论述了变压器铁心硅钢片磁致伸缩力与磁场方向及轧制方向的关系,通过分析变压器铁心硅钢片受力情况及现场实例,解析了变压器铁心硅钢片上窜原因,提出了解决硅钢片上窜导致铁心与变压器夹件接触放电的实用方法. 【期刊名称】《水电站机电技术》
【年(卷),期】2019(042)002
【总页数】6页(P78-82,87)
【关键词】铁心硅钢片;变压器接地放电;磁致伸缩力
【作 者】眭上春;吴敏;王俏;申良;高分;何忠华
【作者单位】国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司,湖南 长沙410213;国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司,湖南 长沙410213;国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司,湖南 长沙410213;国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司,湖南 长沙410213;国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司,湖南 长沙410213;国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司,湖南 长沙410213
【正文语种】中 文
【中图分类】TM407
2018年08月22日16：43，某抽水蓄能电站在月度定期工作中，发现该电站3号变压器铁心电流为12.97 A、夹件接地电流12.93 A（2018年7月13日进行月度定期工作中测的3号变压器铁心电流为5.1 mA，夹件接地电流 16.4 mA），超出《DL/T 596-2005电力设备预防性试验规程》要求：运行中铁心接地电流一般不大于0.1 A。2018年08月22日20：19，3号变压器由“运行”转“检修”后，立即对3号变压器的铁心、夹件进行绝缘摇测，铁心-夹件的绝缘 值为0 MΩ、铁心-地的绝缘值为4.33 GΩ、夹件-地的绝缘值5.09 GΩ。2018年08月22日23：58完成3号变压器绝缘油取样。
2018年08月22日23：58变压器油谱在线分析装置对3号变压器绝缘油进行取样分析。谱分析结果显示氢气为 218.3 μL/L、乙炔 1.6 μL/L、总烃含量 616 μL/L，均超出注意值（表 1），与 2018 年 6 月 20日数据相比CO、CO2无明显变化，但烃类气体变化较大。8月23日完成了3号变压器油化验，结果显示总烃超标，乙炔有1.6 μL/L。与2018年6月20日数据相比CO、CO2含量也一致，烃类气体变化同样较大。经三比值法分析，判定故障放电类型为“0，2，2”（表2、表3），高温过热，能量较小，且与绝缘关系不大；结合试验数据分析，初步判断为铁心与夹件导通，形成多点接地，局部过热。建议先放油内检，重点检查铁心尾级片、拉带、上托梁、垫脚等，再进行下一步处理。
表1 变压器、电抗器和套管油中溶解气体含量的注意值注：1.该表所列数值不适用于从气体继电器放气嘴取出的气样2.关于电抗器的判断方向见9.3.1 b）。设备 气体组分 含量330 kV以上 220 kV及以下变压器和电抗器总烃 150 150乙炔 1 5氢150 150一氧化碳 （见10.3） （见10.3）二氧化碳 （见10.3） （见10.3）套管甲烷 100 100乙炔 1 2氢500 500
表2 编码规则气体比值范围 比值范围的编码C2H2/C2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6＜0.1 0 1 0≥0.1～＜1 1 0 0≥ 1～＜ 3 1 2 1≥3 2 2 2
1 变压器故障检查及原因解析
1.1 变压器内检过程
（1）变压器内部检查前的准备
表3 故障类型判断方法编码组合 故障类型判断 故障实例（参考）C2H2/C2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6 001 中温过热（300～700℃）0，1，2 2 高温过热（高于700℃）1021 低温过热（低于150℃） 绝缘导线过热，注意CO和CO2含量和CO2/CO值20 低温过热（150～300℃）分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁心漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁心多点接地等局部放电 高湿度，高含气量引起油中低能量密度的局部放电10，1 0，1，2 低能放电 引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电20，1，2 低能放电兼过热20，1 0，1，2 电弧放电 线圈匝间、层间短路，相间闪络、分
接头引线间油隙闪络、引线对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环路电流引起电弧、引线对其他接地体放电等20，1，2 电弧放电兼过热
变压器内部检查前，衡阳特变电I公司编制了详细的施工方案，组织三方对方案的可行性进行了评审。开工前对施工所需的环境、设备调用与停放位置、工器具准备、人员的培训情况进行了分工与安排。为保证500 kV变压器现场检修质量，衡阳特变电I公司从其分公司调用了新滤油机、真空机组、干燥空气发生器和60 t油罐紧急发往该电站，为变压器内部检查做好了充足的准备。
（2）变压器抽油进箱检查过程
8月28日对变压器抽油进行内检，由于变压器内部空间狭小，检查操作受限，只对可视部位进行检查，未发现异常现象；后采用内窥镜对器身缝隙、夹角及铁心上铁轭进行检查。发现高压侧旁A芯柱间上铁轭末级料、AB芯柱间上铁轭末级料、BC芯柱间上铁轭末级料，有3～5片硅钢片发生不同程度的向上位移跑片现象（图1、图2）。
图1 硅钢片上移一
热转印墨水
图2 硅钢片上移二
基于上述检查情况，衡阳特变电工公司进行了认真分析，基本可以确定变压器本次故障为铁心多点接地造成，铁心片局部与夹件上托梁导通，造成导通部位存在低能量放电，从而导致变压器油中产生乙炔，变压器应该没有其他绝缘方面的问题。为彻底解决铁心与夹件导通问题，经现场专业人员和资深专家研究分析，提出了对变压器进行吊罩大修的建议。内检完毕后，进行真空注油保存，防止绝缘受潮。并重新制定吊罩检查处理方案。
煤矸石烧结砖1.2 变压器吊罩检查处理
9月7日，各项准备工作就绪，开始附件拆除、高压出线装置拆除、本体转移运输、箱沿切割等工作。9月12上午，环境温度21℃，湿度50%，现场环境具备变压器吊罩要求，12：00对变压器进行了吊罩，现场吊罩见图3，现场故障处理见图4。
图3 主变吊罩中
图4 主变吊罩后进行检查处理
吊罩后，发现变压器硅钢片末级最后一两片有不同程度的上窜，凸出约10～20 mm不等，对上托梁逐个拆开检查，发现上托梁与硅钢片间有一处放电点，如图5所示。
图5 硅钢片末级上窜及放电痕迹
1.3 故障原因分析
（1）变压器铁心硅钢片上窜原因分析
由于硅钢片末级片料向上位移导致铁心与夹件上托梁相碰，铁心和夹件的绝缘电阻为0。
因抽水蓄能变压器的运行工况比较复杂，在长期负荷变化及转换过程中，会产生暂态振动和电动力，因纸板与硅钢不同材料间摩擦系数较少，容易滑动；负荷变化引起的温度变化因膨胀系数不一致使铁心夹紧力有短时减少，末级硅钢片上容易产生相对运动，累积效应使得末级硅钢片向上位移（图6方框部分）。
图6 变压器铁心硅钢片示意图
塑料制油该抽水蓄能电站3号主变压器故障是由于上轭最小级（2～3片硅钢片）上窜，与夹件上梁
加强筋接触，导致铁心与夹件上梁导通。引起上轭最小级（2～3片硅钢片）上窜的可能原因有2个，①器身起吊；②硅钢片自身的磁致伸缩作用。变压器在投运前进行的现场试验正常，证明当时上轭与夹件未发生导通情况，导通的情况是在运行多年后发生的，在此运行期间并未再次起吊器身，因此，能够影响其状态的只有交变磁场引起的硅钢片自身磁致伸缩作用。
（2）变压器起吊过程硅钢片受力分析
变压器在静放时，如图7所示，未被楔形垫块抵挡部分的硅钢片（下面简称“窜片硅钢片”）在自身重力的作用下趋于发生相对运动，但是需要克服静摩擦的作用，未被抵挡部分的硅钢片自重相对静摩擦力（F1+F2）较小，因此“窜片硅钢片”不会发生运动。
图7 变压器在静放时窜片硅钢片受力情况
起吊时，如图8所示，在起吊作用力的作用下，夹件及夹件绝缘相对硅钢片趋于发生相对运动，受到楔形垫块抵挡作用的硅钢片不会发生运动，而“窜片硅钢片”受到夹件绝缘的摩擦力（F1=μ1N），同时受到其他硅钢片对他的摩擦力（F2=μ2N），以及自重作用。由于F1-
F2-mg＞0，因此，“窜片硅钢片”将会随着夹件及夹件绝缘发生向上位移，相对被抵挡部分的硅钢片发生窜动。
图8 变压器在起吊时窜片硅钢片受力情况
起吊结束时，如图9所示，由于“窜片硅钢片”伸出部分不再受到摩擦力作用，而且会发生不同程度的形变，这种形变会导致这部分硅钢片无法随着夹件及夹件绝缘回复到原来的位置，最终形成窜片现象。
鸽钟
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