风电场箱式变压器故障分析及防范措施.pdf
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1、设备管理与维修2023 翼10(下)0引言2022 年 3 月,某风电场 2 台箱式变压器先后发生故障,变压器室有黑烟冒出,进一步排查发现变压器高压线圈存在明显故障点,故障点分别在高压 A 相和高压 C 相线圈(图 1)。1故障分析1.1变压器电压比及直流电阻测试故障发生后,风电场技术人员立即对 2 台故障箱变进行了试验分析与解体检查,测试变压器电压比及直流电阻(表 1、表 2)。表 1箱变 1 测试值由箱变 1 试验结果可知,箱变高压侧 A 相对中性点 AO 无直流电阻值,箱变低压侧 a 相对中性点 aO 直流电阻值与其他两相一致,箱变高压侧 A 相对低压侧 a 相电压比-91.5%,电压比
2、已接近 100%,与其他两相偏差较大,说明箱变 1 高压侧 A 相线圈内部电磁线已熔断,线圈开路。由箱变 2 试验结果可知,箱变高压侧 C 相对中性点 CO 无直流电阻值,箱变低压侧 c 相对中性点 cO 直流电阻值与其他两相一致,箱变高压侧 C 相对低压侧 a 相电压比已无法测试,说明箱变 2 高压侧 C 相线圈内部电磁线已熔断,线圈开路。1.2故障变压器解体检查基于箱变测试结果及初步分析,对 2 台故障箱变进行解体检查。揭盖后发现 2 台故障烧毁的变压器线圈表面有严重熏黑,A 相、C 相烧损严重(图 2)。对 2 台变压器线圈进行解剖,发现故障点均在 B6 段圆周区域(距端子分接右侧 90
3、毅位置)内层表面已严重烧毁(图 3)。故障变压器 1 解体后发现故障点在 A 相高压侧(图 4),具体解体检查情况如下:淤对线圈进行层间解剖,发现 B6 段故障点第 2 层电磁线已严重烧毁,电磁线都已断开;于对线圈进行层间解剖,发现 B6 段故障点第 3 层电磁线已严重烧毁,电磁线都已断开;盂对线圈进行层间解剖,发现 B6 段故障点最外层(第13 层)电磁线也已严重烧毁,电磁线都已断开;榆对线圈进行解剖后,发摘要:结合某风电场箱式变压器故障烧损实例,通过试验测试、解体检查等方法对变压器故障原因进行深入分析,最终判断因电磁线挤压质量缺陷是导致高压线圈的根本故障。为避免同类事故再次发生,从同类型设
4、备缺陷排查、箱变在线监测等方面给出指导性建议和预防处理措施。关键词:风电场;箱式变压器;电磁线;处理措施中图分类号:TM614文献标识码:BDOI:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.46风电场箱式变压器故障分析及防范措施孙彬(中国大唐集团科学技术研究总院有限公司中南电力试验研究院,河南郑州450000)图 1箱变高压线圈故障相别电压比/%相别直流电阻/赘相别直流电阻/m赘A/a-0.08%AO4.546aO0.400 5B/b-0.08%BO4.562bO0.401 2C/c-CO-cO0.402 5表 2箱变 2 测试值相别电压比/%相别直流电阻/赘相别直
5、流电阻/m赘A/a-91.50%AO-aO0.400 2B/b-0.10%BO4.462bO0.400 8C/c-0.09%CO4.476cO0.402 0图 2揭盖情况检查图 3现场解剖情况骳髄髜设备管理与维修2023 翼10(下)现 B6 段故障点每层电磁线都已烧毁断开,即故障点存在层间或匝间短路故障。故障变压器 2 解体后发现故障点在 C 相高压侧(图 5),具体解体检查情况如下:淤解剖发现,短路点位于 B6 段位置(距端子分接右侧 90毅位置),周围树脂完全碳化;于短路故障点线段的电磁线全部熔断,周围碳化严重。针对短路点位置碳化严重的情况,在同线圈上距短路点180毅的位置选取样块 A,
6、从检查情况看,故障线圈 B6 另一侧树脂浸润良好,没有出现大面积树脂浸润不充分现象。在与故障线圈同一批次的正常线圈 B6 段同一位置选取样块 B,从检查情况看,同批次正常线圈 B6 与故障线圈同一位置树脂浸润良好,没有出现大面积树脂浸润不充分现象(图 6)。1.3故障线圈生产过程追溯根据以上试验测试分析结果及拆解检查情况,对变压器的原材料使用及工艺制造环节进行追溯,从人、机、料、法、测、环六方面对原材料领用、生产过程记录、工艺执行进行分析,得出如下结论:淤经查人员资质符合要求,故障变压器相关的绕制人员工龄资质都在 3 年及以上,能熟练执行绕制工艺和操作规程;于经追溯故障变压器使用的主材,如硅钢
7、片、树脂、铜导体等各项指标均满足该项目技术协议要求;盂检查故障变压器线圈绕制、浇注适用工艺文件 三维包线填料线绕高压线圈绕制工艺 全自动混料填料树脂浇注固化工艺,工艺规范经验证后于 2013 年 11 月发布并执行,已应用近 10 年未出现质量问题属于成熟工艺;榆检查故障变压器线圈生产期间环境无异常,温湿度均在施工工艺要求范围以内;虞经查故障变压器出厂例行试验中电压比测定、绝缘试验、局部放电测量等试验数据均满足标准及合同要求。综上所述,各个环节均符合标准和要求规定。2故障原因分析根据对线圈生产过程的追溯,结合箱式变压器故障案例,可能导致类似线圈短路的原因主要有浇注质量、异物掉入线圈、线圈特殊工
8、艺处理不当、线圈转运防护不当、操作工工艺执行不到位、电磁线缺陷等。2.1浇注质量在浇注过程中,如果浇注设备异常,如真空度不足、温度控制异常,可能会导致线圈浸润不充分或线圈内存在气泡等绝缘缺陷。经检查分析,故障线圈生产期间,浇注设备没有任何故障报修及大修记录,可排除设备因素。另外,故障变压器采用环氧树脂真空浇注工艺,树脂液体是自下而上浸润,如果存在浇注浸润异常,理论上是浇注最上端,但故障位置位于线圈中间位置,与其本身物理特性不符。并且从解剖现象看,故障点圆周方向(未碳化位置)浇注浸润良好。同时,如果浇注过程有细小气泡,局部放电试验会出现异常,而故障变压器出厂时局部放电试验合格。因此可以排除因浇注
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