一起500kV換流變壓器出廠試驗故障分析

摘要：文章闡述了一臺換流變壓器在出廠試驗過程中，網側感應操作沖擊試驗時發生內部絕緣擊穿的事故及其處理經過，通過分析故障前后試驗波形，并結合故障后器身及繞組解體檢查結果分析了此次故障的放電路徑及主要原因，強調了換流變制造過程中的重點質量控制措施及出廠試驗分析的重要性。

關鍵詞：換流變壓器；出廠試驗；操作沖擊試驗；絕緣擊穿；質量控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM406 文章編號：1009-2374（2015）12-0137-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.068

1 概述

換流變壓器是換流站的核心設備，它的質量性能直接關系到直流輸電系統的安全可靠性和整個電力系統的安全穩定運行情況，而決定換流變產品質量的關鍵因素主要有設計、材料和工藝三大塊；對已選型的換流變，把控產品質量的最有效的方法就是在制造過程中嚴把質量關、在出廠試驗時嚴格、準確地考核產品的各項性能指標。本文介紹的就是一起在出廠試驗過程中因試驗分析不到位，未能及時、準確地識別出換流變潛在絕緣缺陷，致使產品在后續試驗過程中損傷擴大化的產品質量事件。

2 事故經過

此臺換流變壓器為昭通換流站26臺中第一臺進行出廠試驗（按型式試驗項目進行）的換流變，型號：ZZDFPZ-317600/500，電壓組合：，冷卻方式：ODAF，兩主柱并聯結構，繞組排列方式：閥-網-調-鐵芯。2012年1月14日，在進行完網、閥側雷電沖擊試驗及閥側繞組施操作沖擊試驗之后，開始對網側繞組施加1175kV電壓做感應操作沖擊試驗。在施加-50%操作波電壓時，電壓波形無明顯異常，但波前存在細小振蕩，這已暴露出設備可能存在局部缺陷，但現場試驗及監造人員并未對此引起注意，當第一次施加-100%電壓時，換流變出現異常響聲且錄波電壓、電流波形出現畸變（試驗電壓、電流波形見圖1），變壓器發生內部故障，試驗被迫中斷。

3 故障處理

根據換流變試驗時出現異常響聲且錄波電壓、電流波形發生畸變，而現場對換流變外部及試驗回路檢查后并未發現異常，同時結合故障前后變壓器油色譜結果對比分析（油色譜分析結果見表1），基本可以判斷故障發生在變壓器內部，故障點可能位于網側繞組到鐵芯范圍之間，具體故障點需解體檢查后才能確定。

對故障變壓器器身進行脫油處理后進行檢查外部，未發現異常；解體柱Ⅰ整體線圈，也未發現異常；解體柱Ⅱ整體線圈，發現有3處明顯的放電故障點，分別位于柱Ⅱ網側線圈上部靜電環32～33間隔處、柱Ⅱ調壓線圈內地屏50～51撐條間隔處以及柱Ⅱ項18角環B面夾層處，故障情況如圖2所示：

在對發生放電故障的項18角環進行解體檢查后，發現角環內部有明顯放電痕跡（如圖3所示），基本可以判斷該角環由于在制造過程中存在質量缺陷，角環內部可能存在氣泡或是非金屬雜質，導致在高電場條件下發生絕緣擊穿故障。在找到故障點后，廠家對所有損壞的絕緣件進行了更換，并對網側靜電環以及調壓線圈內地屏進行了修理?；謴驼w線圈后，其余返修工藝按正常工藝要求執行。與此同時，廠家及監理人員在此后昭通換流站同批訂購的25臺換流變制造過程中也必須嚴格把控原材料質量關，確保產品的出廠質量。

4 故障原因分析

鑒于昭通換流站YY型換流變主絕緣結構與貴廣Ⅱ回興仁站是完全一樣的，后者目前已安全運行多年，廠家對該產品設計場強進行了校算，校算結果顯示設計裕度滿足要求，說明產品結構本身沒問題。通過對柱Ⅱ整體線圈解體檢查結果分析，故障原因應是項18角環本身存在一定的質量缺陷，在換流變進行前期絕緣試驗過程中，角環缺陷部位絕緣很有可能已遭到局部破壞。在施加-50%操作波電壓時，電流波形波前已存在細小振蕩，該細節已暴露出設備可能存在局部絕緣缺陷，但現場試驗及監造人員并未據此做出正確判斷，而是繼續進行100%電壓操作沖擊試驗，致使試驗損傷擴大化。在進行操作沖擊試驗時絕緣擊穿，導致網側靜電環對地屏擊穿，放電路徑如圖4所示：

5 結語

此次故障的主要原因是由于該片角環質量存在問題，即角環內部存在非金屬雜質，角環內存在局部絕緣缺陷，在進行操作沖擊試驗時高電場區域發生絕緣擊穿事故。這進一步反映了在產品制造過程中原材料的質量保證是產品質量的第一關鍵因素，在原材料進貨檢驗中一定要嚴格按照進貨檢驗規范進行檢驗，為生產高質量的產品作保證。同時，該事件也給換流變廠家及監理工作者做出了重要的警示，把控換流變生產質量的最有效的方法就是在制造過程中嚴把產品質量關、在出廠試驗時應嚴格考核產品的各項性能指標，尤其要在試驗過程中加強對試驗過程、試驗數據、試驗波形的分析，確保能及時、準確地識別出設備存在的隱患及局部缺陷，避免造成試驗損傷擴大化，甚至將設備隱患、缺陷遺留至運行階段。

參考文獻

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作者簡介：王典浪（1986-），男，四川達州人，中國南方電網超高壓輸電公司曲靖局助理工程師，研究方向：換流站一次設備維護及預防性試驗。

（責任編輯：陳 倩）