宁夏太阳山风电场一期采用新疆特变电工生产的型号为ZGS11—1600/35箱式变压器；二期采用广东明阳电器生产的型号为：ZB（F）A-Z-1600/35箱式变压器。美式箱变的高压侧保护采用高压限流熔断器作为短路保护,可以对高压侧内部故障进行保护,其熔断器底座及引线全部浸在绝缘油内，一、二期箱变均使用西安五环生产的XRNT-40.5Q型高压限流熔断器。
一、基本情况说明
2017年广东明阳箱变由于高压限流熔断器引起箱变停运故障：06月22日#G26箱变A相、#H06箱变B相发生高压限流熔断器炸毁；09月04日#F33箱变三相高压限流熔断器熔断，09月05日#E16箱变A相高压限流熔断器及底座损坏；而2017年新疆特变箱变未发生因高压熔断器损坏导致箱变停运事件。
高压限流熔断器安装在耐高温、高强度玻璃纤维环氧管中，熔断器通过导电压力弹簧与玻璃纤维环氧管内镶入的导电环接触，并通过导电环与外部进行电气连接。熔断器运行环境条件为：环境温度不高于+40℃及不低于-30℃，熔断器周围变压器油温度不高于100℃。
二、原因分析
（一）高压限流熔断器现场检查情况
结合2017年一期33台箱变预试试验及二期16台箱变故障停运后对高压限流熔断器抽出检查变黄、氧化情况的数据对比如下：
根据现场检查情况不难对比出一期箱变熔断器变黄、氧化占熔断器总数的8.08%，二期箱变熔断器变黄、氧化占熔断器总数的33%。一期箱变自2011年01月投运至今，二期箱变自2012年07月投运至今，均已运行5年以上，二期箱变高压熔断器发生变黄、氧化情况远远高于一期箱变。
（二）结构设计问题
图1明阳（左）、特变（右）箱变熔断器布置示意图
如图1所示，明阳箱变所设计的熔断器布置采用从上到下纵向安装，而特变箱变熔断器为从左至右水平安装。而在运行中油箱内的热量是从底部向顶部聚积，再加上熔断器本身自下而上的“烘烤”效应，A、B、C三相熔断器座的温度也不同，越靠近顶部温度越高，从而导致A、B相熔断器出现大量发黄变色，存在绝缘降低的隐患，成为系统振荡时容易崩溃的薄弱点。
为了印证这一点，现场在较大负荷条件下分别随机抽取一、二期各三台箱变进行了热成像拍照，广东明阳箱变A、B、C三相熔座温差在4-5℃，并自下而上逐渐递增，而新疆特变箱变三相温度基本保持平衡，因此结构设计为故障原因之一。
（三）熔断器发热变黄导致绝缘下降
熔断器在大电流的工况下运行，会产生大量的热量，当这些热量不能及时散发出去时，会积累在熔断器圆干筒内，从而使干筒内的温度上升，进而令熔断器内的有机材料逐渐老化变黄。此情况加剧时有机材料会断续老化并碳化，因此熔断器的绝缘性能下降。而变压器仍在通电运行，最终就会产生熔断器对地绝缘击穿放电的故障。同时放电的瞬间会产生大量的能量，并会使这些有机材料产生气体，气体被不断压缩下不会将将熔断件及绝缘拉杆从圆干筒内喷出，因此绝缘下降为故障原因之一。
（四）铝绕组运行中发热量大
明阳箱变为铝绕组，由于铝的电阻率高，相比铜绕组而言，铝绕组的电能损耗高，根据公式W=I2Rt，在同样的电流下，同截面的铝绕组的发热量比铜绕组大约1.6倍。由于电阻率低，同截面的铜芯电缆要比铝芯电缆允许的载流量（能够通过的最大电流）高30%左右。
所以，广东明阳箱变在运行中的绕组温度要比新疆特变箱变高，导致油温更高，结合第（二）点的分析，导致熔断器及其底座长期处于高温环境中，有机环氧材料容易发黄变色，甚至绝缘降低，发展成为安全隐患。
三、防范措施
（一）明阳箱变熔断器的安装及布置无法整改，所以要加强设备的管理。利用停电机会统一排查熔断器及底座，对发现发黄变色的熔断器进行更换，并积极联系厂家，寻求是否有质量更好的替代产品。目前西安五环厂家答复，产品已经完成升级换代，熔断器使用优质耐高温环氧树脂，同时对熔断器环氧树脂芯进行加粗，由51㎜增加至65㎜，增加熔断器内石英砂的填充量，使熔断器更耐高温，更利于散热，降低故障率。
（二）探索有效的监控手段，对箱变熔断器隐患能够做到提前发现，提前介入，降低设备故障率。对箱变的维护和巡检加强监督，在箱变预试、油化验、定期测温、季度巡视及特殊巡视等既有维护项目的基础上增加红外成像检查等必要手段，在大负荷，异常天气等条件下加强特殊巡视检查。利用特殊巡视，收集并分析数据，摸清熔断器老化情况及老化规律，对热成像显示温度较高熔断器提前进行介入，由被动处理故障变为主动消除隐患。
（三）明阳箱变已有6台返厂进行维修，更换铜绕组并重新安装使用，后续现场要做好台账记录，将铝绕组的箱变逐步返厂更换。
（四）加强对运维人员输变电设备知识的培训力度，使大家在日常的工作中逐渐提高处理问题和发现隐患的能力。保证设备的长期稳定运行。
（五）定期开展保护装置定值及断路器整定值的核查，停电时做好设备的预防性试验，保证在系统出现故障时各种保护能够正常动作，防患于未然，保证设备安全稳定运行。
参考文献：
[1]牛丽芳,王晓虹.欧式箱变与美式箱变的结构及特性分析[J].河南科技,2011(10):55.
论文作者:丰磊 王浩好
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/14
标签：熔断器论文; 绕组论文; 高压论文; 东明论文; 二期论文; 温度论文; 故障论文; 《科技新时代》2018年6期论文;