换流变油纸直流套管故障分析与建议.pdf

2014年第6期
上海电力
工程与技术
换流变油纸直流套管故障分析与建议
王安全,胡艺馨,李志龙,肖烨辉
(国网上海市电力公司检修公司,上海201708)
摘要:介绍了南桥换流站的换流变为单相三绕组式,换流变套管为油纸直流式,油中部分采用瓷套,有油、纸
和瓷套三种绝缘介质。2013年1月31日5:34,换流变极工A相套管发生故障。从检查套管、保护动作记录、
故障录波分析以及油色谱测试4个方面,排查故障接地点。发生故障的主要原因是长期运行中产生的衍生
物、分解物、溶解物等加速套管内的介质劣化,造成场强畸变,引发套管故障。同时也证实了这种油纸直流套
管,在结构设计和生产工艺上存在诸多缺陷。所得试验数据为调换该类型套管提供了技术支撑,并对调换方
案提出了建议。
关键词:换流变;油纸直流套管;套管故障分析;套管调换;技术分析
中图分类号:TM63文献标志码
0引言
的星形绕组油纸直流套管,也有德国HSP高压电
瓷设备公司生产的装于阀侧的油纸直流套管;3
南桥换流站(以下简称南桥站)的换流变套套管和3.2套管为F&G(中国)电气有限公司生
管,油中部分采用瓷套结构,自1989年投运至今,产的装于阀侧的三角绕组油纸直流套管。
暴露出设计和制造工艺上存在诸多问题。为了彻
2.1套管与2.2套管均为20世纪80年代产
底消除套管隐患,确保葛南直流的安全和稳定运品,油纸直流套管的油中部分采用瓷套,有油、纸
行,经国家电网公司与组织多方专家论证,决定对和瓷套三种绝缘介质。由于瓷套电阻率较大,所
所有套管进行更换,并列为国家电网公司重点关以承受沿面电场强度也较高,且瓷套自身的沿面
注的大型技改项目。
耐受能力差,易积聚空间电荷,长期处在交、直流
换流变与套管概况
复合场强下,一旦介质劣化和衰变,容易造成沿面
放电。
南桥站共有7台换流变,6台运行,1台备用
在20世纪90年代初,国外已对该类套管设
换流变为单相三绕组式,德国TU产品(后被西门计进行了改进,取消了油中瓷套,通过减少介质界
子收购),1986年生产,1989年投运。每台换流变面,提高套管可靠性。国内除葛南直流工程外,已
有6支套管,如图1所示。
经不再使用该类套管。近期该类套管发生多起故
障,暴露出设计与制造工艺上存在诸多不足。
2油纸直流套管故障分析
现场检查
发生故障后现场检査发现,极ⅡA相换流变
本体顶盖及左侧底部出现漏油,阀侧Y接上部套
管(编号为2.1)顶部外單鼓起。吊出套管后,发
现套管根部均压球(高压端)、套管法兰内侧和升
图1换流变及套管
高座内側有明显放电痕迹,如图2和图3所示,电
南桥站换流变1.1套管和1.2套管为F&-G容芯整体完好。
(中国)电气有限公司生产的装于交流网侧的充油2.2保护动作记录与故障录波分析
式套管;2.1套管和2.2套管为阀侧星形绕组套
2013年1月31日5:34,极工保护系统发“换
管,有F&-G(中国)电气有限公司生产的装于阀侧流器差动保护Ⅲ段动作”、“Y桥差动保护Ⅲ段动
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流变比率额定差动电流达到1.521,超过定值
0.51,保护动作
图2套管根部均压球放电点
图5事件记录
图6故障录波
图3升高座内侧放电点
结合保护动作状况与故障录波,初步认为极
作”、“比率差动”保护动作,A相换流变重瓦斯跳
间信号,极1直流闭锁。故障前直流系统双极功
Ⅰ换流变A相阀星侧绕组套管流变附近存在接
地故障。
率为460MW,保护涉及到电气量和非电量两类,
油色谱测试
如图4所示。
故障发生后,对故障的极工换流变A相和非
Y桥差动
保护
故障的换流变B、C相本体取油样分析,以及做其
他电气常规试验,试验结果表明极1A相换流阀
动保护
触发导通试验合格,B、C相换流变试验合格,A
相电气试验状况显示绕组绝缘电阻明显下降,铁
Y)「N?換流器
心夹件绝缘正常。
油化性能检测方面,异常发生后油色谱测试
数据如表1所示。
表1极∏换流变油色谱测測试数据L/L
项目12CHc2HC2日1C2H2「总烃」COCO
A相18241245.550.9118.01297.51781.91296.011775
图4涉及保护及其TA配置
B相1242.813311.60,4178.01354.012663
根据事件记录(参见图5)与故障录波图(参C相13141.81389?1.310.01801012735
见图6)看见,05:34:51:444发生故障,极1A、B
从表1数据可以看出,极1A相相关气体含
系统首先检测到换相失败,换流器差动保护的差量均已严重超标,乙炔达到297.5l./L,表明极
动电流有效值达到1.791kA,超过差动保护Ⅱ段1换流变A相出现内部放电故障,极1B、C相气
定值240A,保护动作,极1闭锁:在后续8ms体含量均在正常范围。极1所有阀侧套管(除故
内,换流变Y桥差动电流约为7kA,保护动作;换障套管外)进行油色谱分析试验结果正常。极1