系统运行中的大型科尔沁左翼中科尔沁左翼中油浸式变压器,在电、热、化学、电动力的作用下,绝缘逐渐老化。据统计,科尔沁左翼中科尔沁左翼中油浸式变压器运行维护不良造成的事故约占事故总数的一半。科尔沁左翼中科尔沁左翼中油浸式变压器是系统重要、昂贵的大型设备,若它发生故障,将会引致大面积停电事故。
深圳供电局目前拥有110kV及以上变电站59座,主科尔沁左翼中科尔沁左翼中油浸式变压器171台,容量11585MVA,电网庞大,负荷密集。若按每个电压等级和容量进行备品,那么将占用巨额的资金;同时万一出现故障,抢修复电周期长。在目前深圳电网容量还远未达到“n-1”水平情况下,长时间停电造成的影响和损失将是深远和无法估量的,也是供电企业供电可靠性要求(99.96%)所不允许的。目前,科尔沁左翼中油浸式变压器的入侵波保护、内过电压保护比较健全,氧化锌避雷器广泛应用,科尔沁左翼中油浸式变压器制造水平和绝缘水平得到不断提高。在这种形势下,科学的运行监督能提高科尔沁左翼中油浸式变压器安全运行水平,提前发现缺陷和预知将来故障类别,这对延长科尔沁左翼中油浸式变压器的寿命周期,提高经济运行效益有十分重要的意义。因此必须高度重视科尔沁左翼中油浸式变压器的寿命管理。
1加速科尔沁左翼中油浸式变压器寿命终结的根源是绝缘的老化
绝缘老化,使科尔沁左翼中油浸式变压器逐渐丧失原有的机械性能和绝缘性能,运行中产生的电磁振动和电动力,也容易使科尔沁左翼中油浸式变压器损坏;绝缘强度降低易产生局部放电、绝缘的工频及冲击击穿强度降低,造成科尔沁左翼中油浸式变压器的击穿损坏。
1.1热的原因造成绝缘老化
科尔沁左翼中油浸式变压器过负荷运行,温度超过绝缘材料允许的数值,固体绝缘高分子链发生裂变,造成绝缘材料变脆弱,聚合度降低加速绝缘老化,缩短科尔沁左翼中油浸式变压器寿命。固体绝缘过热有大量CO,CO2及C2H4,H2气体产生,绝缘油在高温下也产生H2及各种特征气体。深圳供电局水贝变电站原1号主科尔沁左翼中油浸式变压器(90MVA,220kV/110kV/10kV,保定科尔沁左翼中油浸式变压器厂1984年生产)在1988~1989年间,由于系统负荷加重,经常超、满负荷运行,表1列出该科尔沁左翼中油浸式变压器1989~1993年间的色谱分析结果。
从表1可知,总烃体积分数超过150×10-6,φ(C2H4)/φ(C2H6)的比值为7.9~10.7。当φ(C2H4)/φ(C2H6)大于3时,科尔沁左翼中油浸式变压器处于较高的过热区。科尔沁左翼中油浸式变压器过热,CO+CO2生成量明显增多,CO+CO2生成量与绝缘寿命有密切关系。表2列出该科尔沁左翼中油浸式变压器CO+CO2生成量情况。
当CO+CO2生成量为1~1.25mL/g时,绝缘聚合度降低50%(绝缘材料抗张力降低50%),此时科尔沁左翼中油浸式变压器不能运行。从表2可看出,该科尔沁左翼中油浸式变压器CO+CO2生成量在0.25~0.32mL/g范围,这时绝缘材料聚合度降低20%左右,绝缘已部分老化。按阿列纽斯法则,科尔沁左翼中油浸式变压器超过大允许温度后,每上升6℃,科尔沁左翼中油浸式变压器寿命减少1年,表明运行科尔沁左翼中油浸式变压器不允许超负荷运行。水贝站1号主科尔沁左翼中油浸式变压器,1985年投运至1993年退出运行时,8年运行中经常处于满载及过载状况(约有1年多时间),造成科尔沁左翼中油浸式变压器加速老化,1993年吊罩检查,发现绝缘变脆。绝缘油的色谱分析有C2H2气体(体积分数5×10-6),总烃超标(体积分数大于150×10-6),科尔沁左翼中油浸式变压器严重渗油,为了安全起见,决定把科尔沁左翼中油浸式变压器退出运行。
1.2氧化造成绝缘油的老化
绝缘油与空气接触后,加速绝缘油的老化,使油tanδ增大,产生大量油泥,油泥的产生堵塞油道,影响散热,造成局部过热。油与铜金属直接接触,易产生有机酸,降低科尔沁左翼中油浸式变压器绝缘性能,老化过程终产物是水分子,超高压全密封科尔沁左翼中油浸式变压器微水量增多,意味着绝缘有老化迹象。
1.3电气原因引发的老化
1.3.1科尔沁左翼中油浸式变压器出口突发性短路
运行科尔沁左翼中油浸式变压器出口突发性短路,大电流产生的电动力引发科尔沁左翼中油浸式变压器绝缘位移,线圈变形、电场分布极不均匀,造成科尔沁左翼中油浸式变压器寿终。深圳供电局在1992~1995年间,共发生24次大型科尔沁左翼中油浸式变压器10kV出口短路,10kA以上短路电流冲击造成5台110kV的31.5MVA和50MVA科尔沁左翼中油浸式变压器损坏。例如:1993年6月24日,110kV宝安站2号主科尔沁左翼中油浸式变压器(31.5MVA,110kV/10kV,三菱公司造)10kV出口短路,停电时间110h,损失电量290MWh,科尔沁左翼中油浸式变压器烧坏。由此可见,科尔沁左翼中油浸式变压器出口突发性短路将对科尔沁左翼中油浸式变压器造成极大损伤并引发大面积停电,危害极大。
1.3.2局部放电的发生加速科尔沁左翼中油浸式变压器的劣化
局部放电能引发绝缘表面树枝放电。伴随局部放电有大量H2及C2H2,CH4,C2H4气体产生。
2阻止科尔沁左翼中油浸式变压器加速老化的措施
2.1防止过负荷运行
过负荷运行加速科尔沁左翼中油浸式变压器不可逆的老化,缩短科尔沁左翼中油浸式变压器的寿命。深圳供电局在1996年绝缘油色谱分析中,发现7台110~220kV科尔沁左翼中油浸式变压器总烃超标,是局部过热所致,事发后马上对产生局部过热7台科尔沁左翼中油浸式变压器限负荷运行,防止科尔沁左翼中油浸式变压器再出现局部过热。
2.2防止科尔沁左翼中油浸式变压器出口突发性短路
深圳系统容量大,负荷侧出口短路电流大,造成科尔沁左翼中油浸式变压器损坏概率很高。