一例主變保護動作的事故原因分析

陳雅靜

【摘 要】近期，某35千伏變電站1號主變跳閘，比率制動式縱差、差流速斷、重瓦斯保護動作?？h級供電企業(yè)的35千伏變電站有著許多的大容量主變，但有些主變質(zhì)量存在一些問題，如內(nèi)部質(zhì)量不過關(guān)，結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，此外也有運行單位運行管理不到位等許多原因，導(dǎo)致主變的運行壽命縮短，本文通過一主變的故障的處理，為部分主變生產(chǎn)廠家和運行維護單位提供了參考范例。

【關(guān)鍵詞】一例主變 事故 原因分析

1 事故前35千伏1號主變情況及運行方式

某35千伏變電站1號主變型號SZ7-5000，山東某變壓器廠生產(chǎn)，1993年7月生產(chǎn)，1994年3月14日投運。2009年3月11日由其它35千伏站調(diào)撥至此站1號主變間隔。35千伏288線帶35千伏母線，1號主變、2號主變，10千伏母線解列運行。

2 故障現(xiàn)象及處理情況

2.1 現(xiàn)場檢查情況

經(jīng)巡視人員確認(rèn)：1號主變跳閘，比率制動式縱差、差流速斷、重瓦斯保護動作，主變兩側(cè)斷路器跳閘；裝置保護信號35千伏母線接地，電容器低電壓動作分閘。巡視檢查發(fā)現(xiàn)10千伏母線無異常，10千伏出線無保護信號、無斷路器變位，設(shè)備無搭掛雜物及放電痕跡。

2.2 故障處理情況

14時38分，巡視人員匯報調(diào)控分中心后，依次拉開451、452、453斷路器，1號主變401斷路器由熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)。14時50分調(diào)控分中心令退出1號主變跳10千伏分段壓板。14時55分調(diào)控分中心令合上400分段斷路器。14時59分調(diào)控分中心下令依次合上451、452、453斷路器。15時10分調(diào)控分中心下令將1號主變303斷路器轉(zhuǎn)為冷備用。15時16分，1號主變轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。16時50分，轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)。

2.3 故障主變試驗結(jié)果及分析

經(jīng)過對主變本體油樣進行油色譜分析后，并對1號主變進行直流電阻、整體介損及電容量、絕緣電阻試驗。因主變高壓側(cè)無中性點，頻響法繞組變形試驗無法進行。

絕緣電阻測試數(shù)據(jù)：高對地、低對地、高對低均大于10000兆歐。

取瓦斯繼電器中殘留氣體點燃，發(fā)現(xiàn)有藍色火焰，并有氣體點燃時的“撲撲”聲。初步判斷主變內(nèi)部有可燃性氣體產(chǎn)生。

油色譜報告顯示油色譜分析乙炔超標(biāo)（301.47，標(biāo)準(zhǔn)<5），H2超標(biāo)（164.52，標(biāo)準(zhǔn)<150），總烴超標(biāo)（427.2，標(biāo)準(zhǔn)<150）。

從以上電氣試驗數(shù)據(jù)可見，故障前后主變高壓側(cè)、低壓側(cè)直流電阻、整體介損及電容量、絕緣電阻均無明顯變化；油色譜分析數(shù)據(jù)顯示故障后主變本體絕緣油氫氣、乙炔、總烴較2014年數(shù)據(jù)均有大幅增長且超出規(guī)程規(guī)定注意值，經(jīng)計算三比值法編碼為（2，0，2），對應(yīng)故障類型為“低能放電”，可能的故障原因為“引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡(luò)，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電”（分析依據(jù)為《DL/T 722-2000 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》）。具體故障原因有待對變壓器進行解體檢查后進一步確定。

3 主變解體兩次檢查結(jié)果

第一次解體發(fā)現(xiàn)存在的問題：（1）高壓C相繞組向右傾斜、部分墊塊松動。（2）高壓C相繞組上、下夾件均有裝配后焊接痕跡，且焊接工藝粗糙、焊接部位未涂刷防銹漆。（3）高壓C相繞組上方壓盤上有燒熔的金屬熔渣。

第二次現(xiàn)場再勘查發(fā)現(xiàn)的問題：（1）C相高壓繞組內(nèi)側(cè)第12-13匝間有短路燒傷痕跡，短路點導(dǎo)線絕緣包扎紙?zhí)蓟l(fā)黑，導(dǎo)線輕微燒熔。（2）C相高壓繞組外側(cè)上方第1匝1-3層（內(nèi)側(cè)短路點對面）有放電燒傷痕跡，導(dǎo)線輕微燒熔。（3）B相高壓繞組外側(cè)上方第1匝（C相高壓繞組外側(cè)短路點對面）有放電燒傷痕跡，導(dǎo)線部分燒熔。（4）B、C相高壓繞組間絕緣隔板高度不夠。（5）低壓繞組未發(fā)現(xiàn)異常。

綜合以上初步判定為因廠家制造工藝不良、品控不嚴(yán)、主變存在質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致主變承受過電壓沖擊時，繞組內(nèi)部可能發(fā)生匝間或相間放電，造成繞組燒損，C相高壓線包輕度扭曲變形及墊塊松動。從高壓線包扭曲程度判斷，基本排除因低壓側(cè)短路而造成的大電流沖擊，與現(xiàn)場一次設(shè)備檢查結(jié)果及SOE記錄相符。

4 故障原因分析及防范措施

4.1 故障原因分析

經(jīng)查閱記錄，該主變跳閘時10千伏出線運行正常，無保護動作信號，低壓側(cè)一次設(shè)備現(xiàn)場巡視無異常。結(jié)合故障主變歷次試驗數(shù)據(jù)及兩次解體檢查情況，分析故障原因如下：

（1）變壓器制造工藝不良。制造廠在變壓器鐵芯、繞組、夾件裝配完成后，嚴(yán)重違反工藝規(guī)程，再次對上、下夾件進行焊接操作。焊接過程中，飛濺的焊渣可能進入并殘留在繞組匝間，為日后變壓器的安全運行埋下了隱患。

（2）運行過程中外部短路沖擊使繞組內(nèi)部匝間絕緣薄弱點逐步劣化直至擊穿放電。該變壓器自投運以來，運行接近二十年，屬于老舊變壓器，多年運行中經(jīng)受各類過電壓、35千伏系統(tǒng)接地引起正常相電壓升高至線電壓、出線短路電流沖擊等不良工況，特別是35千伏變電站35千伏母線接有35千伏專線（制活性炭），廠內(nèi)主要為煅燒爐、焙燒爐、石墨化爐等沖擊性負(fù)荷，這些設(shè)備工作過程中極易產(chǎn)生高次諧波，引起電壓畸變。在上述因素的共同作用下，殘留金屬雜質(zhì)的繞組部位絕緣水平不斷降低、劣化，直至發(fā)生短路放電。

（3）B、C相間絕緣隔板高度不夠。當(dāng)高壓C相繞組上部發(fā)生匝間短路時，未能有效隔離相間電弧通道，造成高壓C相繞組短路點對相鄰的B相繞組起弧放電，造成高壓B相繞組導(dǎo)線燒傷，同時相間短路引起主變差動保護動作跳閘。

（4）從解體發(fā)現(xiàn)的3處短路點放電燒傷程度來看，導(dǎo)線均未燒斷（燒傷面積小于50%），因此故障后直流電阻測試未能發(fā)現(xiàn)異常，同時C相高壓繞組變形程度輕微，所以整體電容量也未發(fā)生明顯變化。從故障三處短路點放電燒傷情況來看，也與絕緣油“三比值法”得出的“低能放電”結(jié)論相符。

（5）歷年來運行過程中發(fā)生外部短路沖擊后，運維單位未能及時采取縮短試驗周期、增加診斷性試驗項目、縮短油色譜分析周期，對歷年來試驗數(shù)據(jù)的變化趨勢不敏感，也是造成本次主變突發(fā)故障的原因之一。

4.2 防范措施

（1）根據(jù)運行工況，適當(dāng)縮短老舊主變壓器試驗周期，特別是發(fā)生外部短路沖擊后，應(yīng)及時開展油色譜分析，并與歷次數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)氣體組分有異常增長趨勢時，應(yīng)及時停電進行診斷性電氣試驗。

（2）強化變壓器運行環(huán)境治理，按規(guī)程規(guī)定開展變電站進出線的巡視檢查工作，及時消除線路缺陷和隱患，減少線路故障特別是近區(qū)短路對變壓器的沖擊。

（3）針對帶有煉鋼廠、電鐵等諧波源用戶的變電站，定期開展諧波測試，加強用戶諧波治理，降低諧振過電壓對設(shè)備的危害。