一起220 kV主變壓器燒毀事故的分析與處理

安向勇，齊慧文，王東紅2

（1.國網山西省電力公司太原供電公司，山西 太原 030012；2.國網山西省電力公司曲沃供電公司，山西 曲沃 043400）

一起220 kV主變壓器燒毀事故的分析與處理

安向勇1，齊慧文1，王東紅2

（1.國網山西省電力公司太原供電公司，山西 太原 030012；2.國網山西省電力公司曲沃供電公司，山西 曲沃 043400）

闡述了某220 kV主變壓器（“主變”）遭受低壓側35 kV線路近區(qū)短路故障情況，通過試驗分析出主變內部短路燒毀原因，提出了防止主變壓器近區(qū)短路燒毀的措施，對加強主變壓器運行管理、防止主變壓器損壞事故具有一定指導意義。

主變壓器；燒毀；試驗；診斷

0 引言

2009年12月18日12 時37分，某工程公司在110 kV 142線路進行1號至51號展放OPGW光纜的施工任務時，由于搭設的封網斷裂，OPGW光纜弧垂降低碰觸到35 kV 352線路，造成35 kV 352線相間短路故障（距離220 kV某變電站70m)，造成220 kV某變電站35 kV 352（速斷保護） 過流I段保護動作，1號主變壓器雙套差動保護動作，三側斷路器（201、101、301） 跳閘，1號主變壓器RCS-974保護發(fā)本體輕瓦斯保護動作信號。

220 kV某變電站1號主變壓器型號為SFSZ10-150000/220，2008年12月2日投運，自投運以來未承受過大電流沖擊，2009年10月預試檢查無異常。

1 試驗檢查診斷分析

1.1 主變壓器油色譜試驗分析

事故發(fā)生后，檢修試驗人員分別于14：15與20：30對主變壓器本體中部提取油樣進行了分析試驗，試驗結果同2009年10月16日的預防性試驗，如表1所示。

表1 220 kV某變電站1號主變壓器歷次油色譜試驗結果 μL/L

由表1可知，2009年12月18日前的歷次油樣色譜試驗數(shù)據(jù)合格。2009年12月18日12：37主變壓器故障后，從16：15采樣試驗結果看，變壓器正常，但從23：30采樣結果看，主變壓器油色譜試驗 C2H2含量達 25.37μL/L（標準為5μL/L），H2含量達 56.25μL/L（標準為 150μL/L），總烴含量達60.37μL/L（標準為150μL/L），油樣試驗顯示，各種氣體組分相對2009年10月16日及當日14：15采樣試驗結果的油樣色譜試驗數(shù)據(jù)都有顯著增加（見圖1）。并且乙炔大大超過了注意值，乙炔的增量已成為總烴增量的主要成分，三比值編碼為102，判斷該主變壓器內部有電弧放電，而且放電故障已涉及到固體絕緣。而14：15采樣正常的原因是由于事故發(fā)生后主變壓器即停止運行，變壓器內部絕緣油也處于相對靜止狀態(tài)，且油樣采集及時，各種氣體未能擴散至（溶解到）油中各個部位，因此試驗結果顯示正常。

圖1 220 kV某變電站1號主變壓器歷次油色譜試驗結果折射圖（μL/L）

1.2 主變壓器氣體色譜試驗分析

表2 220 kV某變電站1號主變壓器瓦斯氣體色譜試驗結果 μL/L

從試驗結果看，1號主變壓器瓦斯氣體色譜試驗C2H2含量達3507.16μL/L，H2含量達125191.9μL/L，總烴含量達9 277.13μL/L，判斷變壓器發(fā)生了內部故障。

1.3 主變壓器直流電阻試驗分析

事故發(fā)生后，對主變壓器繞組直流電阻進行了測試，其低壓側繞組直流電阻測試結果如表3所示。

表3 低壓側繞組直流電阻測試值9℃

從試驗結果看，低壓繞組直流電阻互差大于標準誤差，線間直流電阻互差達到18.5%；而換算至相間直流電阻后，互差則達到45.5%，A相低壓繞組電阻增大近一半，明顯存在斷股現(xiàn)象。

1.4 主變壓器繞組變形試驗分析

主變壓器低壓側繞組變形試驗如圖2所示。

圖2 主變壓器低壓側繞組變形試驗圖

根據(jù)低壓側繞組變形圖譜分析：120~140 kHz間A相與B相、C相波形趨勢截然相反，三相波圖不一致，同以往波圖有明顯變化，表明低壓側A相繞組變形嚴重。

1.5 主變壓器繞組變比試驗分析

使用自動變比測試儀測量，儀器顯示“錯誤”，超出測量范圍。后采用高、中壓側加壓，低壓側量取電壓的方法試驗（見表4、表5）。

表4 高壓/低壓（分頭位置9）測量數(shù)據(jù)

表5 中壓/低壓測量數(shù)據(jù)

從變比試驗數(shù)據(jù)看，CA/ca變比偏大，低壓繞組可能存在匝層間短路或斷股現(xiàn)象。

1.6 吊罩檢查

吊罩解體檢查，發(fā)現(xiàn)B、C相所有線圈及A相高壓、中壓、調壓線圈整體外形完整；A相低壓線圈自上而下，第57—62層和50—53線餅部分內陷、絕緣紙開裂，51—53層和58—61層有兩處繞組斷股，第41—42、53—54、63—64層線圈紙絕緣多處開裂、繞組裸露并伴有餅間短路。但從整體來看，軸向高度沒有發(fā)生變化，端圈完整、線圈上下兩端的線餅沒有變形損壞、線圈外表面的鎖緊撐條依然完整。主變壓器解體圖片如圖3—圖10所示。

完善班組的內部建設。將班組的日常工作落實到人，班組長應當負責做好班前提示、班前檢查、班中巡查、班后清理、班后交接、班后小結，并按程序及時做好自檢、互檢、交接檢記錄，填寫班組工作日志。同時通過定期培訓、班前教育等活動，努力提高施工人員的質量、安全意識。

圖3 A相低壓繞組上壓板內側有熏黑痕跡

圖4 低壓繞組圍屏中部有熏黑痕跡

圖5 A相低壓繞組整體圖片

圖6 繞組多處絕緣紙開裂

圖7 多處發(fā)生層間短路（絕緣紙變黑）

圖8 約3層線餅內陷

圖9 51—53層線圈斷股

圖10 58—61層線圈斷股（有散股現(xiàn)象）

2 原因分析

2.1 35 kV 352線路故障是主變壓器損壞的誘發(fā)原因

35 kV 352線路故障點位于352線路1號—2號桿之間，距220 kV變壓器70m，線路當時依次發(fā)生單相接地、兩相短路接地和三相短路接地，低壓繞組承受了約12 kA的短路線電流（每相6.9 kA），繞組在電動力作用下發(fā)生絕緣損壞，從而造成內部短路和線匝斷股。

2.2 主變壓器抗短路能力不足是主變壓器損壞的根本原因

經查變壓器技術協(xié)議書要求，變壓器應能承受2 s的對稱短路電流，抗短路能力：高壓繞組7.5 kA，中壓繞組13.5 kA，低壓繞組26.5 kA。本次故障只承受了95ms、12.62 kA的短路電流，所承受短路電流僅為規(guī)定短路電流的47.62%，故障持續(xù)時間95ms，電流幅值和持續(xù)時間均未超過技術協(xié)議的要求。說明該變壓器在設計、制造、材質、工藝等方面存在缺陷，實際抗短路能力未達到技術要求。

2.3 生產廠家選用的材料質量存在問題

主變壓器沖擊后，低壓繞組多次絕緣紙開裂，且開裂的絕緣紙觸感發(fā)脆，說明絕緣紙質量存在問題；其次絕緣紙開裂的深層原因是由于換位導線的發(fā)散引起，解體后可以看到兩處放電點換位導線散股嚴重，說明該廠選用的自粘換位導線存在質量問題。

3 防范措施

近年來，隨著國民經濟的快速發(fā)展，電網規(guī)模與容量不斷增大，電網各電壓等級短路電流越來越大，系統(tǒng)短路故障對高壓電氣設備特別是主變壓器的沖擊損害程度越來越大，而設備廠家在產品設計、選材、結構等方面存在先天性不足，入網后給系統(tǒng)的安全運行帶來極大隱患。因此，要進一步加強設備的運行維護，強化技術監(jiān)督管理，確保設備的安全穩(wěn)定運行[1-2]。

a）強化變壓器前期管理，優(yōu)先選用通過突發(fā)短路型式試驗的變壓器。選用設計技術先進、運行可靠、組附件優(yōu)良、廠家工裝裝備先進、售后服務一流的變壓器生產廠家設備。

b）在主變壓器低壓側加裝限流電抗器，減小近區(qū)短路電流，避免近區(qū)短路對主變壓器造成的沖擊。

c）在主變壓器低壓側加裝短路電流限制器（快速熔斷器）或壓縮保護動作級差及時限，如遇近區(qū)短路沖擊能迅速切斷短路電流，從而達到保護主變壓器的作用。更新保護裝置，快速切除外部短路故障。

d）加強變壓器負荷側設備的絕緣水平與運行管理。應視電壓等級和變壓器阻抗的大小，對一定距離以內的出線提高絕緣等級，如對10 kV出線可用20 kV絕緣子，變電站低壓35 kV出線電纜采用單芯絕緣電纜、低壓側出線在2 km內采用絕緣導線（或對現(xiàn)有裸導線進行絕緣封包），重要線路或有明確要求的線路之外，主變低壓線路不應投入重合閘。

e）加強運行20年以上的變壓器、薄絕緣、鋁線圈變壓器、單臺變的油色譜跟蹤檢測，對運行年久、溫升過高或長期過載的變壓器進行油中糠醛含量測定，以確定絕緣老化的程度，必要時可取紙樣做聚合度測量，進行絕緣老化鑒定。爭取早發(fā)現(xiàn)問題，早處理。

f）加強變電站周圍工程施工管理，對跨線施工必須做到萬無一失。

［1］ 尹克寧.電力工程［M］.北京：水利電力出版社，1987.

［2］ 王世閣，鐘洪璧.電力變壓器故障分析與技術改進［M］.北京：中國電力出版社，2004.

Analysis and Treatment of a Burnout Accident of 220 kV Main Transformer

AN Xiang-yong1，QIHui-wen1，WANG Dong-hong2
（1.State Grid Shanxi Econom ic and Technical Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China；2.State Grid Qvwo Power Supp ly Com pany，Qvwo，Shanxi 043400，China）

Thispaper describes that low voltage sideof220 kV transformer suffered a short-circuit fault.Through experiments，the reasonswasanalysed andmeasureswere put forward to preventburnoutcaused by short-circuit，which isofsignificance for strengthening theoperationmanagementof transformerand preventing the similardamage.

main transformer；burnout；test；diagnosis

TM43

B

1671-0320（2014）05-0038-04

2014-07-20，

2014-08-10

安向勇（1975-），男，山西臨汾人，1996年畢業(yè)于華北電力大學通信專業(yè)，高級工程師，從事電網工程規(guī)劃評審工作；

齊慧文（1975-），男，山西清徐人，1998年畢業(yè)于華北電力大學計算機及應用專業(yè)，工程師，從事電網工程規(guī)劃評審工作；

王東紅（1963-），男，山西翼城人，1982年畢業(yè)于山西省電力學校電氣專業(yè)，工程師，從事電網運行管理工作。