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110kV主变高压引线对夹件放电接地产生的故障研究

作者:范亮

  【摘 要】高压引线对夹件放电接地故障是在110kV主变运行过程中容易出现的一类问题,需要检查吊芯及跳闸原因,采取有效的故障处理措施。文章将结合某110kV主变接地故障案例,探讨其故障检查过程,并提出几点具体的故障分析及处理方法,以期为相关110kV主变运维管理提供参考。

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  【关键词】110kV主变;高压引线;接地故障
  在110kV变电所的运行过程中,主变设备及线路的运行稳定性对电力系统运行质量有直接影响。客观而言,在多方面影响因素的作用下,包括人为因素、环境因素、设备因素等,运行故障问题无法避免。但应在故障发生后,系统分析故障原因,及时采取有效的处理方法,恢复系统的稳定、安全运行,减少故障损失。
  一、故障案例
  某110kV变电所1#主变出现差速断保护动作,同时出现重瓦斯和轻瓦斯动作及压力释放动作。9s中后产生10kV备自投动作,通过检查故障线路录波波形发现,A相出现故障,峰值电流达到29.14A,高压侧为6994A。本次故障持续时间约为90ms,约为4.5个周波。从故障现场情况来看,该110kV变电所有一条线路主供,还有一条热备线路。变电所中的1#和2#主变设备为110kV/10kV开关运行,其中1#主变的开关电流为105A,2#主变的开关电流为104A。此外,10kV开关热备用,35kV开关冷备用。在现场检查过程中发现,1#设备出现上述动作时,110kV/10kV开关分闸,在主变压力释放过程中出现了喷油痕迹。通过进一步检查发现,除了油色谱出现异常外,其他运行情况正常。其中,油色谱异常主要表现为乙炔超标严重,三比值得到102。从外观情况来看,油枕出现喷油,主变高压套管的B相和C相出现位移,在瓷套管和下法兰间出现严重的渗油现象,可以初步定义为电弧放电故障[1]。
  二、故障检查结果
  在出现上述问题后,变电所运维人员对主变设备进行了吊芯检查,在检查过程中发现,110kV主变的高压A相引线侧的夹件出现明显放电痕迹。具体表现为,A相引线夹件有明显的烧焦痕迹,夹件部分绝缘已经被烧损或烧焦,导致约1/3的导线被烧损。另外在层压木压圈的外表面也出现明显烧焦痕迹,有贯穿性的烧焦裂纹,靠层压木的一个压丁压环处也出现明显的贯穿性烧焦裂纹。运维人员打开层压木和绝缘件后,发现A相线圈基本完好,整体较为平整,没有出现线圈变形现象。在靠近铁芯的一侧低压线圈上,出现明显的铜颗粒。打开B相和C相的层压木和绝缘件进行检查,线圈也未出现变形现象,线圈保持完好。在压板和线圈间没有屏蔽压圈。此外,检查邮箱底部发现其基本保持清洁,没有出现水分和杂质的痕迹[2]。

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  二、故障检查结果
  在出现上述问题后,变电所运维人员对主变设备进行了吊芯检查,在检查过程中发现,110kV主变的高压A相引线侧的夹件出现明显放电痕迹。具体表现为,A相引线夹件有明显的烧焦痕迹,夹件部分绝缘已经被烧损或烧焦,导致约1/3的导线被烧损。另外在层压木压圈的外表面也出现明显烧焦痕迹,有贯穿性的烧焦裂纹,靠层压木的一个压丁压环处也出现明显的贯穿性烧焦裂纹。运维人员打开层压木和绝缘件后,发现A相线圈基本完好,整体较为平整,没有出现线圈变形现象。在靠近铁芯的一侧低压线圈上,出现明显的铜颗粒。打开B相和C相的层压木和绝缘件进行检查,线圈也未出现变形现象,线圈保持完好。在压板和线圈间没有屏蔽压圈。此外,检查邮箱底部发现其基本保持清洁,没有出现水分和杂质的痕迹[2]。
  三、故障分析及处理
  (一)故障分析过程

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  在上述110kV主变高压引线对夹件放电的接地故障分析过程中,从主变吊芯的检查结果来看,上层压木存在质量问题,木质中有可能还有金属及其他杂质颗粒,导致局部出现放电。在高压引线和层压木间,以及层压木和压丁压环间,都存在长期局部放电现象,进而形成放电通道,导致绝缘部分被击穿。绝缘部分被击穿后,高压引线直接对夹件放电,是导致本次主变跳闸故障的主要原因。此外,考虑到没有静电环,线圈和引线的电场分布不均匀,在对地电容量较大线圈处,电压分布也不均匀。可能导致局部因电场强度过大,导致高压引线相对于夹件的点位过高,进而引发局部放电问题。在这种情况下,长期局部放电现象也会导致绝缘部分被击穿,引发主变跳闸故障。在上述故障案例中,110kV主变的B相和C相套管因A相单相接地,最大电流达到6994A,可以瞬间将B相和C相的电压抬高。如果超出套管能够承受的短时过电压极限,则会导致套管的瓷套和法兰间产生位移。综合上述分析,对于本次故障事故的判断结果为,由于压层木原材料质量不合格,导致其自身绝缘质量较差。再加上变压器没有均压环,线圈和引线的电厂分布不均匀,导致高压引线相对于夹件的电位长期过高,产生局部放电现象。绝缘部分受到损坏后,因击穿放电引发主变跳闸故障。
  (二)故障处理方法
  基于上述故障检查及分析结果,在平时的运行管理过程中,需要加强110kV主变运行监督力度。在设备安装过程中,首先应对原材料质量进行严格控制,对厂家提供的原材料进行检查,确保其质量水平符合实际使用要求。对于110kV主变设备而言,需要安装静电环,对线圈及引线绝缘结构进行改善,提高油介质耐电性及绝缘部分年耐电强度,防止因局部电场场強过大,导致出现击穿放电现象。通过采用静电环,可以保证绕组头几匝电压分布均匀。对于110kV及以上的主变设备而言,如果未安装静电环,则应该经常性的做局部放电试验,保证设备运行可靠性,及时发现局部放电问题,并采取有效的处理措施,避免局部放电导致绝缘部分被击穿。通过提前发现和处理变压器故障隐患,也有利于延长变压器工作寿命。在出现上述故障问题后,则应第一时间组织运维检修人员开展故障分析和处理工作。找到故障发生部位,对已经受损的部件进行更换。通过及时开展故障处理工作,恢复主变设备及电力系统运行的稳定性。在平时的运维检查过程中,则应制定完善的运维管理制度,定期开展相关检查活动。发生故障后,也需要对故障检修过程进行记录,为故障防护措施的选择和制定提供依据。
  四、结束语
  综上所述,110kV主变高压引线对夹件放电接地故障可能是由于多方面原因导致的,在故障发生后,通过做好现场检查及故障分析工作,可以准确找到故障发生原因。然后通过采取有效的故障处理措施,恢复系统的稳定运行。此外,在平时的系统运行过程中,通过加强检查力度,可以提前发现故障隐患,降低故障发生几率。
  【参考文献】
  [1]胡园.一起110kV线路接地故障的保护动作分析[J].大众用电,2017,32(07):39-40.
  [2]姚建锋,顾克拉.110kV主变高压引线对夹件放电接地产生的故障分析[J].湖州师范学院学报,2011,33(S1):252-253.

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