很多工業企業電站運維人員碰到35kV主變出現異音、油溫異常的情況時,首先會疑惑是不是已經出現絕緣故障,變壓器局放檢測能不能在故障擴大前精準定位問題;而負責電網運維監管的機構人員,則更關心變壓器局放檢測的操作是否符合規范、檢測結果能否作為運維合規的有效憑證。本文結合真實發生的局放檢測案例,對上述問題逐一解答,同時梳理35kV主變絕緣劣化的排查邏輯,為不同主體的運維管理工作提供參考。
本次局放檢測案例的檢測對象為南方某地級市裝備制造產業園配套110kV變電站內的2號35kV主變,該35kV主變額定容量為20MVA,投運時間為2017年,主要承擔園區內12家制造企業的生產供電任務。2023年9月園區運維團隊開展季度巡檢時,發現該35kV主變高壓側箱體位置存在輕微的間歇性放電異音,上層油溫較2022年同期同負荷工況下高出3.2℃,油位無明顯異常。由于該35kV主變承擔的負荷中包含對供電連續性要求極高的精密加工產線,一旦發生絕緣故障導致非計劃停電,將給園區企業帶來高額的停產損失。運維團隊當即決定暫停該35kV主變的過負荷運行安排,同時委托具備相應資質的第三方檢測機構開展變壓器局放檢測,排查是否存在早期絕緣故障。
本次變壓器局放檢測嚴格按照現行電力行業標準要求開展,采用特高頻檢測、超聲波檢測與油中溶解氣體分析聯合檢測的方案,避免單一檢測方法的誤判風險【1】。檢測前工作人員首先排查了現場的電磁干擾源,關閉了站內在運行的移動通信干擾器、高壓試驗設備等干擾源,同時記錄了該35kV主變的實時負荷、油溫、運行電壓等基礎參數,確保變壓器局放檢測數據的可追溯性。
變壓器局放檢測的特高頻檢測環節,工作人員在35kV主變的高壓套管、低壓套管、箱體焊縫、冷卻器接口、中性點引出線等12個位置依次布置特高頻傳感器,檢測頻段設置為300MHz-1500MHz,增益調整為40dB,每個位置的檢測時長不少于2分鐘。檢測過程中發現,在高壓側B相套管對應的箱體位置,檢測到明顯的周期性放電信號,信號周期與35kV主變的運行電壓周期一致,等效放電量*高達到1210pC,遠高于規程規定的500pC注意值。
變壓器局放檢測的超聲波檢測環節印證了特高頻檢測的結果,在同一位置布置超聲波傳感器,檢測頻段設置為10kHz-200kHz,檢測到峰值為23.7mV的連續振動信號,信號的相位分布與特高頻檢測到的放電信號完全匹配,排除了外部機械振動干擾的可能。
為進一步確認絕緣故障的發展程度,工作人員同時提取了該35kV主變的油樣開展油中溶解氣體分析,檢測結果顯示油中乙炔含量為4.2μL/L,超過GB/T 7252規定的2μL/L注意值,總烴含量達到146μL/L,也處于異常區間,說明該35kV主變內部已經存在持續性的放電現象【2】。在變壓器局放檢測全部完成后,檢測團隊初步判定該35kV主變存在內部絕緣故障,需要停電吊芯復核。
結合三項變壓器局放檢測的結果,檢測團隊判定該35kV主變高壓側B相繞組附近存在明確的絕緣故障,故障類型為固體絕緣局部放電,建議盡快停電開展吊芯檢查。
園區運維團隊在安排好負荷轉移后,對該35kV主變進行停電吊芯,檢查結果與變壓器局放檢測結論完全一致:高壓側B相繞組第3-4匝位置的絕緣紙存在直徑約1.2cm的局部碳化區域,附近的絕緣墊塊表面也有明顯的放電灼燒痕跡,繞組表面附著有少量金屬粉塵,未發現繞組變形、油道堵塞等其他問題。
后續的絕緣劣化溯源分析顯示,該35kV主變近2年園區用電高峰期長期處于110%-120%的過負荷運行狀態,繞組運行溫度長期超過90℃,導致絕緣紙出現熱老化,機械強度與絕緣性能下降;同時由于變壓器密封墊存在輕微老化,少量外界金屬粉塵進入箱體內部附著在繞組表面,形成了局部電場集中點,*終誘發放電,導致絕緣劣化進一步加速,形成了當前的絕緣故障。如果未及時通過變壓器局放檢測發現該問題,繼續運行1-2個月極有可能出現繞組匝間擊穿,導致該35kV主變徹底損毀【3】。
本次局放檢測案例也驗證了變壓器局放檢測與絕緣劣化程度的對應關系:當35kV主變內部絕緣劣化處于早期階段時,油中溶解氣體特征指標會首先出現異常,隨著絕緣劣化程度加深,會逐步產生可檢測到的特高頻、超聲波放電信號,通過定期開展變壓器局放檢測,完全可以在絕緣劣化發展為嚴重絕緣故障前發現隱患。
本次局放檢測案例對于B端企業用戶和G端監管運維機構都有明確的參考價值。
對于工業企業、園區運維等B端用戶而言,首先明確了變壓器局放檢測在35kV主變早期絕緣故障排查中的實用性:本次變壓器局放檢測在35kV主變僅出現輕微異音、油溫小幅升高的階段*精準定位了絕緣故障,避免了后續非計劃停電導致的損失。經園區測算,本次絕緣故障如果發展為繞組擊穿,35kV主變的維修更換成本超過30萬元,同時園區企業停產的單日損失超過15萬元,而本次變壓器局放檢測的總成本僅為6800元,投入產出比十分可觀。其次也解答了B端用戶關心的成本與性能問題:常規的35kV主變變壓器局放檢測成本僅為同等容量主變大修成本的1%-2%,檢測精度能夠滿足早期絕緣故障的排查需求,適合納入常規運維流程。
對于電網監管、電力運維管理等G端用戶而言,本次局放檢測案例也印證了變壓器局放檢測納入35kV主變預防性試驗的必要性。本次變壓器局放檢測的全部流程符合《電力設備預防性試驗規程》的要求,出具的檢測報告可以作為運維合規的有效憑證,符合電力安全監管的相關要求【4】。同時本次局放檢測案例也為區域35kV主變運維管理優化提供了參考:對于投運時間超過5年、長期過負荷運行的35kV主變,可適當提高變壓器局放檢測的頻率,及時排查絕緣劣化問題,降低區域電網的整體故障發生率。
本次絕緣故障處理完成后,運維團隊更換了該35kV主變故障段的繞組與絕緣墊塊,清理了箱體內部的雜質,更換了老化的密封墊,重新注油后投運,再次開展變壓器局放檢測未發現異常放電信號,截至2024年6月該35kV主變運行狀態穩定。
結合本次局放檢測案例的經驗,在開展35kV主變運維與絕緣故障排查時,需要注意以下幾個要點:
第一要合理設置變壓器局放檢測的頻率,正常運行的35kV主變每年至少開展一次變壓器局放檢測,對于長期過負荷運行、處于重污穢區域、投運時間超過10年的35kV主變,建議將檢測頻率提升至每半年一次,及時發現早期絕緣劣化問題。
第二要采用多方法聯合的檢測方案,不要僅依靠單一的檢測方法排查絕緣故障,特高頻檢測適合定位放電位置、超聲波檢測適合區分放電與機械干擾、油中溶解氣體分析適合判斷放電的嚴重程度,三者聯合使用可以大幅降低誤判、漏判的概率,類似本次局放檢測案例的多方法聯合方案,檢測準確率可提升至95%以上。
第三要重視檢測人員的資質與檢測流程的規范性,G端用戶在驗收檢測報告時要確認檢測機構具備相應的檢測資質,檢測流程符合現行標準的要求,確保檢測結果的*性與合規性;B端用戶選擇檢測服務時不要僅以價格為判斷標準,避免因檢測不規范遺漏絕緣故障導致更大損失。
第四要建立跟蹤排查機制,一旦通過變壓器局放檢測發現35kV主變存在異常放電信號,要縮短檢測周期跟蹤信號變化,不要抱有僥幸心理繼續帶病運行,避免絕緣劣化快速發展引發嚴重事故。
參考文獻
【1】 DL/T 1982-2019 變壓器特高頻局部放電檢測技術導則
【2】 GB/T 7252-2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則
【3】 電力變壓器絕緣劣化評估技術規程
【4】 DL/T 596-2021 電力設備預防性試驗規程