0、引言
电力变压器是光伏电站中的重要设备,其可靠 稳定运行直接关系到光伏电站的安全生产和经济效 益。在变压器带缺陷、过负荷运行及冷却系统故障时,变压器油温都会出现异常,影响设备安全运行。
1、事件概述
某光伏电站于2021年底投产,其箱变选用某公司设计生产的油浸式自然冷却组合式变压器,共 48台。箱变的主要技术参数见表1。电站投运后不足半年,运行人员发现多数箱变出现了油温高的现象,随着负荷和环境温度的升高,部分箱变油温最高可达90℃左右,甚至C1箱变油温曾最高达到105 ℃。DL/T 572—2021《电力变压器运行规程》中5.3.1条规定“自然循环冷却的变压器的顶层油温一般不宜经常超过85℃”。同时,对箱变油进行化验分析,发现部分箱变出现了C2H2, H2及总烃 等特征气体超注意值和油耐压不合格等问题。随即增加取样频率,发现特征气体持续增长,其中H4 箱变绝缘油在最近一次的化验结果为:C2H2含量225.72mL/L, H2含量787.26 hL/L,总烃含量11547.06hL/L,远远超过规程所要求的注意值, 此箱变已无法继续运行,故立即对H4箱变停运进 行检查、处理。
2、现场调查
2.1、查阅箱变油温历史记录
对2022-05-10的全站箱变油温进行统计,其中最高油温不低于65℃的箱变及其对应负荷情况 见表2,共计33台。
调阅C1,A4, A2, G1箱变自5月1日以来的油温历史曲线可见,C1最高油温105.55℃,A4 最高油温93.37 ℃,A2最高油温90.81 ℃,G1最高油温89.25℃。
2.2、运行中箱变的红外成像检测
对运行中的C1,H5箱变进行现场红外成像检测可见,C1箱变实测温度高达69.2℃,H5箱变 实测温度高达68.6℃,用手触摸箱变散热器和油箱有灼烫感。检查变压器油温计,其运行正常且有校验合格证。
2.3、查阅油化验报告
检查该光伏电站48台箱变变压器油化验台账,对最近一次化验报告中特征气体超过注意值(印含量150M/L;C2H2含量5M/L;总烃含量150HL/L)的箱变进行统计,其中32台箱变的油 色谱分析结果中H2超过了注意值,B2, E4, M1 箱变的H2含量超过注意值的10倍,且D2,D4,D5和F1箱变已经出现C2H2;H4箱变的H2, C2H2和总烃超出注意值;H5箱变C2H2、总烃超 出注意值;L1箱变H2、总烃超出注意值。
2.4、检查试验报告
检查H4箱变的出厂试验报告及最近一次预防性试验报告,数据如表3和表4所示。
3、原因分析
3.1、试验数据分析
DL/T 596—2021《电力设备预防性试验规 程》规定油浸式电力变压器的绕组直流电阻: 1 600 kVA以上容量的变压器,各相绕组电阻相互 间的差别不应大于三相平均值的2%,无中性点引出的绕组线间差别不应大于三相平均值的1%;与以前相同部位测得值比较,其变化不应大于2%。对比H4箱变出厂试验报告和2022年4月开展的预防性试验报告,H4箱变绕组直流电阻基本一致,三相平衡率满足规程要求,可认为箱变内部无绕组的匝间短路。
3.2、油色谱数据分析
油中溶解气体分析是当前电力系统中对充油电力设备常规使用的重要监测手段,特别是对过热性、电弧性和绝缘破坏性故障有很好的反映。依据 DL/T 722—2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》,一般在特征气体超过注意值后,利用三 比值法来进行故障类型的判断,该方法在热动力学 和实践的基础上得来,其编码规则和故障类型判断方法见表5、表6。利用三比值法对H4, H5, L1 箱变及H2超过注意值的B2, M1箱变进行分析如 表7所示。
视为主,检查发现缺陷4处,分别为:螺栓断裂,连接螺丝处有放电痕迹;硅钢片有裂缝;固定螺栓缺失。以上分析验证了利用三比值法进行故障判断 的准确性。
3.3、结论
依据现场的调查结果可以看出,该型变压器的 内部缺陷较多,如内部螺栓松脱或缺失、局部放电、 硅钢片存在裂缝等,运行中这些缺陷会产生热量导 致油温升高,加速绝缘油的老化,导致绝缘油的散 热和绝缘性能严重下降,进一步导致H2, C2H2及 总烃等特征气体超标。如果长期高温运行会对变压 器固体绝缘造成不可逆的损伤,形成恶性循环,最 后发展为局部放电、电弧放电、电火花放电等引起 绝缘损坏,引发安全生产事故。
此外,鉴于油品化验存在误差和特征气体三比值法的局限性,也应考虑其他导致变压器油温高的原因,如分接开关接触不良、铁心多点接地(正常 运行的变压器铁心只允许有一点接地,铁心多点接地可能在接地点间形成环流,引起局部过热,导致绝缘油的分解、绕组匝间短路等因素,还需在进一步解体检查中进行分析判断。
4、处理及防范措施
(1)对C2H2已经超出注意值的变压器应立即停运,联系生产厂家进行解体检查,全面核查箱变内部存在的问题。
(2)对已经出现C2H2和H2超过注意值的箱变, 应增加油样的取样和化验频次,便于实时掌握变压器状态,必要时进行滤油处理。
(3)做好防范措施,可通过加装轴流风机加强散热,对变压器进行降温。
(4)储备足够的备品备件,减少变压器停运带来的电量损失。
(5)巡检中,现巡检人员要做好防护措施,防止因变压器本体油温高或电弧放电引发箱变爆炸,发生人身伤亡安全事故。