论文部分内容阅读
摘 要：介绍福建水口发电集团的4号机组励磁变压器高压侧绕组在直流电阻的测试数据中存在异常，继而分析数据，查找故障，最终确定励磁变压器存在绕组变形的故障，保障机组的安全稳定运行。
关键词：励磁变压器 绕组直路电阻 绕组变形
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-041-02
1 事件概述
福建水口发电集团在2011年4号机组励磁变的大修电气试验项目中，发现C相励磁变高压侧3-8档位绕组直流电阻数据存在异常，通过相应的数据分析，故障查找，最终确定4号机组三相励磁变绕组均存在绕组变形故障，提前发现了未知的隐患，有力的保障了机组的稳定运行。
1.1 励磁变压器的相关说明
励磁变压器是一种专门为发电机励磁系统提供三相交流励磁电源的装置，励磁系统通过可控硅将三相电源转化为发电机转子直流电源，形成发电机励磁磁场，通过励磁系统调节可控硅触发角，达到调节发电机端电压和无功的目的。发电机用励磁变压器的安全、稳定运行，是自并励机组安全、稳定运行的前提，是发电机组稳定发电、满负荷发电的先决条件，是励磁系统可靠运行的关键。
福建水口发电集团采用的机组励磁变是德国西门子公司生产的EGEJ5944M型13.8kV干式变压器。全厂7台200MW的机组，共有21台励磁变压器。其中4号机组励磁变压器参数型号如表1。
表1 4号机组励磁变压器型号参数
1.2 励磁变压器高压侧绕组的直流电阻测试数据
变压器绕组直流电阻测量是变压器制造中半成品、成品出厂试验、安装、交接试验及电力部门预防性试验的必测项目，能有效发现变压器线圈的选材、焊接、连接部位松动、缺股、断线等制造缺陷和运行后存在的隐患。
表2为2011年4号励磁变压器高压绕组各档位直流电阻测试数据。
表2 4号励磁变压器高压侧绕组2011年各档位直流电阻测试数据
粗略判断：根据《福建省电力企业电力设备交接和预防性试验规程》的变压器直流电阻数据判断依据（1）：1.6MVA及以下变压器，相间差别一般不大于三相平均的值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%，可以判断该励磁变压器高压侧直流电阻测试数据合格。
2 具体数据分析
2.1 励磁变压器C相高压侧绕组测试数据分析
根据励磁变压器的铭牌数据，高压侧3-7档比3-8档的电压比更高，那么理论上，3-7档与3-8档的直流电阻测试数据，就应该是3-7档更大。仔细看表2的测试数据就会发现，励磁变压器C相高压侧绕组在3-8档测试的直流电阻数据就明显违反了这个规律，该数据异常。
2.2 励磁变压器B相高压侧绕组测试数据分析
发现励磁变C相绕组3-8档高压侧直流电阻测试数据存在异常，根据《福建省电力企业电力设备交接和预防性试验规程》的变压器直流电阻数据判断依据（2）：与以前相同部位测得值比较，其相对变化不应大于2%，与2006年时该励磁变的直流电阻测试数据进行一次比较，看看结果见表3。
表3 两次直流电阻测试数据比较
由此可见：除了C相励磁变3-8档直流电阻数据异常外，B相励磁变多个档位的直流电阻测试数据也存在异常。
3 故障排查
3.1 排除外部环境的干扰
重新打磨励磁变高压侧各档位的分接开关短接片，重新上紧各测试接头的螺母，重新更换测试仪器，使用更大的电流进行测试，测试数据如表4，数据未见明显改善。
表4 排除外部环境干扰后的测试数据
3.2 测试励磁变各档位的变压比数据。
怀疑励磁变的分接档位有所错乱，重新测试励磁变各档位的电压比数据，与铭牌数据进行比较（见表5），数据一切正常。
表5 励磁变各档位电压比数据测试
3.3 查找检修记录
上述两种检测方法测试判断后，由于励磁变压器是全浇注式，无法进行拆解，查找故障一时陷入了僵局。重新查阅了检修记录，突然发现2008年6月，4号机组C相励磁变曾经由于雨季汛期，持续长时间高负荷运行，导致一次侧接头温度过高，进行过停电处理。
4 故障确定
绕组变形指电力变压器绕组在运输中遭受机械力，或在运行中遭受电动力而发生的辐向或轴向的尺寸变化，如扭曲、鼓包或移位等。绕组变形会直接影响变压器的绝缘结构，或造成内部结构松动间接影响到绝缘，危害变压器的安全运行。
我们采用浦江宏顺电气有限公司生产的CS-8型变压器短路阻抗测试仪对励磁变高压侧各档位绕组进行了短路阻抗测试，这里由于篇幅所限，仅提供3-7档、3-8档测试数据（见表6）
辅助计算公式：（1）实际测量阻抗Z测试=U/I
U-实测电压，I-实测电流，Z测试-实测阻抗
（2）变压器铭牌计算阻抗Z计算=UN * Uk/100/IN/√3=UN2/S * Uk
UN-额定电压，Uk-阻抗电压，IN-额定电流，S-三相额定功率。
表6 励磁变3-7、3-8档短路阻抗测试表
结论：根据CS-8型变压器短路阻抗测试仪使用说明，实测阻抗与出厂值相比，绕组正常《2%；注意值为2-3%；绕组变形>3%的依据，最终判断4号机组励磁变A、B、C三相3-7、3-8档位的高压绕组均存在不同程度的绕组变形故障。
5 处理结果
水口集团公司生技处根据励磁变压器的相关试验报告，联系变压器生产厂家，采购励磁变压器备品相关事宜。对于现有的4号机组励磁变压器，由于是非运行档绕组数据异常，所以继续投入运行，并缩短试验周期，加强日常监控。同时对于其他机组的励磁变压器，也吸取经验，在机组停役检修时增加测试各档位的直流电阻，以防患于未然，提前发现未知故障隐患，保障机组运行安全。
参考文献：
[1] 福建省电力企业有限公司标准.电力设备交接和预防性试验规程（试行） Q/FJG 10029.2-2004[S].2005.
关键词：励磁变压器 绕组直路电阻 绕组变形
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-041-02
1 事件概述
福建水口发电集团在2011年4号机组励磁变的大修电气试验项目中，发现C相励磁变高压侧3-8档位绕组直流电阻数据存在异常，通过相应的数据分析，故障查找，最终确定4号机组三相励磁变绕组均存在绕组变形故障，提前发现了未知的隐患，有力的保障了机组的稳定运行。
1.1 励磁变压器的相关说明
励磁变压器是一种专门为发电机励磁系统提供三相交流励磁电源的装置，励磁系统通过可控硅将三相电源转化为发电机转子直流电源，形成发电机励磁磁场，通过励磁系统调节可控硅触发角，达到调节发电机端电压和无功的目的。发电机用励磁变压器的安全、稳定运行，是自并励机组安全、稳定运行的前提，是发电机组稳定发电、满负荷发电的先决条件，是励磁系统可靠运行的关键。
福建水口发电集团采用的机组励磁变是德国西门子公司生产的EGEJ5944M型13.8kV干式变压器。全厂7台200MW的机组，共有21台励磁变压器。其中4号机组励磁变压器参数型号如表1。
表1 4号机组励磁变压器型号参数
1.2 励磁变压器高压侧绕组的直流电阻测试数据
变压器绕组直流电阻测量是变压器制造中半成品、成品出厂试验、安装、交接试验及电力部门预防性试验的必测项目，能有效发现变压器线圈的选材、焊接、连接部位松动、缺股、断线等制造缺陷和运行后存在的隐患。
表2为2011年4号励磁变压器高压绕组各档位直流电阻测试数据。
表2 4号励磁变压器高压侧绕组2011年各档位直流电阻测试数据
粗略判断：根据《福建省电力企业电力设备交接和预防性试验规程》的变压器直流电阻数据判断依据（1）：1.6MVA及以下变压器，相间差别一般不大于三相平均的值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%，可以判断该励磁变压器高压侧直流电阻测试数据合格。
2 具体数据分析
2.1 励磁变压器C相高压侧绕组测试数据分析
根据励磁变压器的铭牌数据，高压侧3-7档比3-8档的电压比更高，那么理论上，3-7档与3-8档的直流电阻测试数据，就应该是3-7档更大。仔细看表2的测试数据就会发现，励磁变压器C相高压侧绕组在3-8档测试的直流电阻数据就明显违反了这个规律，该数据异常。
2.2 励磁变压器B相高压侧绕组测试数据分析
发现励磁变C相绕组3-8档高压侧直流电阻测试数据存在异常，根据《福建省电力企业电力设备交接和预防性试验规程》的变压器直流电阻数据判断依据（2）：与以前相同部位测得值比较，其相对变化不应大于2%，与2006年时该励磁变的直流电阻测试数据进行一次比较，看看结果见表3。
表3 两次直流电阻测试数据比较
由此可见：除了C相励磁变3-8档直流电阻数据异常外，B相励磁变多个档位的直流电阻测试数据也存在异常。
3 故障排查
3.1 排除外部环境的干扰
重新打磨励磁变高压侧各档位的分接开关短接片，重新上紧各测试接头的螺母，重新更换测试仪器，使用更大的电流进行测试，测试数据如表4，数据未见明显改善。
表4 排除外部环境干扰后的测试数据
3.2 测试励磁变各档位的变压比数据。
怀疑励磁变的分接档位有所错乱，重新测试励磁变各档位的电压比数据，与铭牌数据进行比较（见表5），数据一切正常。
表5 励磁变各档位电压比数据测试
3.3 查找检修记录
上述两种检测方法测试判断后，由于励磁变压器是全浇注式，无法进行拆解，查找故障一时陷入了僵局。重新查阅了检修记录，突然发现2008年6月，4号机组C相励磁变曾经由于雨季汛期，持续长时间高负荷运行，导致一次侧接头温度过高，进行过停电处理。
4 故障确定
绕组变形指电力变压器绕组在运输中遭受机械力，或在运行中遭受电动力而发生的辐向或轴向的尺寸变化，如扭曲、鼓包或移位等。绕组变形会直接影响变压器的绝缘结构，或造成内部结构松动间接影响到绝缘，危害变压器的安全运行。
我们采用浦江宏顺电气有限公司生产的CS-8型变压器短路阻抗测试仪对励磁变高压侧各档位绕组进行了短路阻抗测试，这里由于篇幅所限，仅提供3-7档、3-8档测试数据（见表6）
辅助计算公式：（1）实际测量阻抗Z测试=U/I
U-实测电压，I-实测电流，Z测试-实测阻抗
（2）变压器铭牌计算阻抗Z计算=UN * Uk/100/IN/√3=UN2/S * Uk
UN-额定电压，Uk-阻抗电压，IN-额定电流，S-三相额定功率。
表6 励磁变3-7、3-8档短路阻抗测试表
结论：根据CS-8型变压器短路阻抗测试仪使用说明，实测阻抗与出厂值相比，绕组正常《2%；注意值为2-3%；绕组变形>3%的依据，最终判断4号机组励磁变A、B、C三相3-7、3-8档位的高压绕组均存在不同程度的绕组变形故障。
5 处理结果
水口集团公司生技处根据励磁变压器的相关试验报告，联系变压器生产厂家，采购励磁变压器备品相关事宜。对于现有的4号机组励磁变压器，由于是非运行档绕组数据异常，所以继续投入运行，并缩短试验周期，加强日常监控。同时对于其他机组的励磁变压器，也吸取经验，在机组停役检修时增加测试各档位的直流电阻，以防患于未然，提前发现未知故障隐患，保障机组运行安全。
参考文献：
[1] 福建省电力企业有限公司标准.电力设备交接和预防性试验规程（试行） Q/FJG 10029.2-2004[S].2005.