高压并联电抗器磁屏蔽接地不良引起的乙炔含量超标的故障检测分析

赵尉李

广东电网有限责任公司韶关供电局，广东 韶关 512026

摘要：本文通过某500kV 某线B相高抗油色谱在线监测装置乙炔含量从4.49μL/L增长至14.37μL/L，乙烯和氢气也有不同程度增长，一氧化碳和二氧化碳未出现显著变化，三比值显示为102（电弧放电）。通过各个专业讨论，结合油色谱和现场吊罩检查情况认为油色谱异常的直接原因是箱壁内侧磁屏蔽接地连接片出现虚接，在运行过程中呈悬浮电位，产生火花放电，绝缘油分解致使乙炔、氢气等气体含量逐步增长；油色谱异常的根本原因是磁屏蔽接地片设计不当，主要体现在连接片处的压接面积较小，仅通过与螺栓垫片处的极少接触部位压接；连接片为半环形或直角形，设计标准不统一，同时也无法有效定位，容易受力滑脱；连接片为硬质结构，无缓冲，压紧部位容易随磁屏蔽振动而发生松动。

一、故障概述

2021年2月10日，某局监盘发现500kV 某线B相高抗油色谱在线监测装置乙炔含量从4.49μL/L增长至14.37μL/L，乙烯和氢气也有不同程度增长，一氧化碳和二氧化碳未出现显著变化，三比值显示为102（电弧放电）。当天对高抗进行油色谱离线检测，取样检测结果与在线监测结果趋势一致，并立即向公司生技部上报重大缺陷，将500kV 某线高抗转至冷备用状态。

1、设备铭牌信息

设备型号：BKD-40000/500 额定容量：40MVA

生产日期：2002-12-01 投运日期：2003-06-16

出厂编号：02B11076 生产厂家：沈阳变压器有限责任公司

2、缺陷发生过程及影响

2020年12月15日，监盘发现500kV 某线B相高抗油色谱在线监测装置乙炔含量出现异常增长，由0.41 μL/L变化到3.2 μL/L；12月15日至18日持续增长至5.67 μL/L。12月18日下午，某局对该高抗进行油色谱离线检测，结果显示乙炔为4.66 μL/L，各组分含量与在线监测装置基本一致，诊断该高抗可能内部存在裸金属放电，并发布异动通知单，紧密跟踪油色谱变化趋势。

2021年2月10日6时，某局监盘发现500kV 某线B相高抗乙炔从4.49μL/L增长至14.37μL/L，乙烯和氢气也有不同程度增长，一氧化碳和二氧化碳未出现显著变化，三比值显示为102（电弧放电），具体油气数据如图1和图2所示。当天某局对该高抗进行油色谱离线检测，结果显示乙炔为17.228 μL/L。取样检测结果与在线监测结果趋势一致，故上报重大缺陷，2月10日11时将500kV 某线高抗转至冷备用状态。

2021年2月11日，某局监盘发现500kV 某线B相高抗乙炔增长至69.38μL/L，乙烯和氢气也有不同程度增长，一氧化碳和二氧化碳未出现显著变化，油色谱离线检测结果显示乙炔为67.72μL/L。

2021年2月22日，某局对500kV某线B相高抗本体进行绝缘电阻测试、介损测试、绕组直流电阻测试、阻阬试验，电气试验结果合格。

2021年2月23日至24日，在500kV某站现场对500kV 某线B相高抗进行吊罩检查分析。

高抗及时退出运行，未造成变电站失压、电网解列、负荷减供等事件，无负荷损失。

图1氢气、烃类气体含量趋势

图2 一氧化碳、二氧化碳气体含量趋势

3、预防性试验情况

每3个月对某线B相高抗开展一次红外测温，结果未见异常。2020年4月15日，对某线B相高抗进行了停电试验，本体绕组连同套管绝缘电阻、铁芯夹件绝缘、绕组直流电阻结果数据均合格，未发现异常。

二、现场试验与吊罩检查情况

缺陷高抗试验分析

1.1绝缘油取样分析

根据历次油色谱离线检测，缺陷劣化趋势主要分为四大阶段。

第一阶段，2020年6月18日之前，500kV 某线B相高抗乙炔为0μL/L，总烃为5μL/L，高抗处于正常状态。

第二阶段，2020年6月18日至2020年12月10日，高抗出现微量乙炔并基本维持稳定，怀疑高抗发生了间歇性单次放电；

第三阶段，2020年12月18日至2021年2月3日，高抗油色谱含量出现明显增加并基本维持稳定，由0.6 μL/L左右增加到4.66 μL/L，氢气有所增长，一氧化碳和二氧化碳未出现显著变化，怀疑高抗发生了第2次间歇性放电；

第四阶段，2021年2月10日至退运，高抗油色谱含量出现大幅增长，乙炔含量增长至67.72μL/L，乙烯和氢气也有不同程度增长，一氧化碳和二氧化碳未出现显著变化；三比值显示为102（电弧放电），怀疑高抗发生了第3次间歇性放电。

表1历次油色谱离线检测表

1.2停电电气检查试验

2021年2月22日，在500kV某线B相高抗紧急停运后，对本体进行绝缘电阻测试、介损测试、绕组直流电阻测试、阻阬试验，电气试验结果均合格。

故障高抗吊罩检查

为分析原因，明确处理措施，于2021年2月23日至24日，在500kV某站现场对500kV 某线B相高抗进行吊罩检查分析。

高抗吊罩检查的基本步骤如下：高抗排油→储油柜拆装→断开与主体连接导油管→高、低压套管拆装→高抗吊罩→高抗检查→高抗复装，并逐个对附件进行查看，检查是否存在放电痕迹、异物附着、形变、物理性损伤、进水痕迹等。

2.1高抗的吊罩与本体的检查

高抗吊罩后，检查绕组围屏、上下夹件、铁心及拉紧螺杆，均未发现放电情况，各连接部位螺栓未见松动情况，如图3所示。

图3吊罩后高抗本体检查

2.2高抗箱底检查

对高抗箱底检查时，发现高压侧套管正对下方箱底有少许水滴，同时在绕组下方的磁屏蔽上也有少量水迹。经查，高压侧套管电缆头有铜绿现象且端部绝缘纸有受潮痕迹。

在箱底、绕组引线等多处可见许多颗粒状及块状杂质，怀疑为产品制造工艺控制不当、清理不彻底导致。

2.3高压套管检查

对高压套管头部密封检查，套管头部为将军帽结构，密封圈已严重硬化，如图4所示。将军帽内有黑色及泛白色附着物，怀疑为氧化导致，将军帽内未见明显的进水受潮痕迹。套管均压球平滑有光泽，未发现放电等异常现象。

图4套管将军帽内罩氧化痕迹及密封环硬化

2.4箱体内壁磁屏蔽检查

高抗箱体内壁共安装9块磁屏蔽，分别在高压套管侧（4块）和油枕侧（5块）（高压套管对侧），如图5所示。检查发现：

图5壳体内左右两侧磁屏蔽硅钢片固定有松动情况

（1）对磁屏蔽进行对地绝缘电阻测试，结果如表2所示。高压套管侧和油枕侧（高压套管对侧）各有一块磁屏蔽接地不良，存在虚接情况。

表2磁屏蔽对地绝缘电阻测试表

（2)磁屏蔽在上部通过连接片和螺栓压接在箱壁内侧，如图6所示。对磁屏蔽接地连接片检查，发现连接片存在不同程度的虚接和移位问题，并在虚接处发现多处火花放电的烧蚀现象。

图6磁屏蔽接地连接处虚接、移位及火花放电痕迹

三、故障原因分析

高抗油色谱异常原因

500kV某线B相高抗自2020年6月至今出现乙炔和氢气含量逐步增长，其他烃类气体和一氧化碳、二氧化碳增长速率不明显，认为存在电抗器内部存在间接性的裸金属火花放电，放电呈逐步加剧趋势，放电不涉及固体绝缘。

结合油色谱和现场吊罩检查情况认为缺陷的直接原因是箱壁内侧磁屏蔽接地连接片出现虚接，在运行过程中呈悬浮电位，产生火花放电，绝缘油分解致使乙炔、氢气等气体含量逐步增长。

通过上述检查认为，缺陷的根本原因是磁屏蔽接地连接片设计不当。主要体现在连接片处的压接面积较小，仅通过与螺栓垫片处的极少接触部位压接；连接片为半环形或直角形，设计标准不统一，同时也无法有效定位，容易受力滑脱；连接片为硬质结构，无缓冲，压紧部位容易随磁屏蔽振动而发生松动。

四、缺陷处理及引进措施

（1）开展500kV某线B相高抗现场修复工作。

（2）要求厂家提交高抗磁屏蔽整改和高抗修复方案。

（3）某局对500kV某线A、C相高抗高压套管密封胶圈进行检查，如老化严重，更换密封胶圈。

（4）高抗高压侧套管穿缆绝缘纸及箱底绝缘油沉积物进行取样分析，根据检查结果对缺陷分析报告作进一步完善。

（5）加强同厂家同型号产品的油色谱在线监测跟踪，每天对在线监测数据进行监盘，同时做好在线监测装置运维管理，确保装置可靠运行，确保监测数据准确。

结语：

本文中高抗投运后即出现乙炔是由磁屏蔽缺陷引起的，在油色谱跟踪测试、局放综合检测及吊罩检查后确认了缺陷。该缺陷的出现值得高抗生产厂家在设计及制造予以重视，采用良好的结构和工艺，有效防止交接验收及运行后出现灾难性故障，更换磁屏蔽进行修复后，该高抗成功消除了缺陷，保障了设备安全稳定运行。故建议高压并联电抗器厂家要重视磁屏蔽的设计、安装、外包绝缘处理及固定方式等方面，对已出现的设备缺陷应进行针对性的优化改进。