一起變壓器事故的原因分析及建議

廖貴澤,王貴山,劉金

(中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司 柳州局，廣西　柳州　545006)

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一起變壓器事故的原因分析及建議

廖貴澤,王貴山,劉金

(中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司 柳州局，廣西柳州545006)

對(duì)一起變壓器事故的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)該變壓器的檢修方案、該變壓器運(yùn)行單位、變壓器制造廠商、變壓器運(yùn)行試驗(yàn)單位、變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)單位提出了建議。

變壓器；事故；抗短路能力；建議

1　引言

2　故障情況簡(jiǎn)述

2012年5月29日，某500kV變電站按全方式正常運(yùn)行。事故前變電站周?chē)鸀槔子晏鞖?，站?nèi)無(wú)任何操作和線(xiàn)路跳閘。21時(shí)33分11秒 830毫秒，與500kV變電站通過(guò)近距離(800m)220kV線(xiàn)路連接的某電廠啟動(dòng)變壓器發(fā)生C相接地故障,故障持續(xù)50ms,通過(guò)變壓器220kV側(cè)穿越電流峰值為14.4kA，在區(qū)外故障切除后10ms，該變壓器C相本體發(fā)生故障，該變壓器電氣量差動(dòng)保護(hù)、油壓繼電器、壓力釋放、輕瓦斯、重瓦斯相繼動(dòng)作,及時(shí)切除故障。

3　故障后的檢查情況

3.1試驗(yàn)檢查情況

對(duì)歷年的預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析未發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)不合格和增產(chǎn)異常情況，變壓器除有輕微滲油外運(yùn)行狀況良好。

2012年5月3日常規(guī)油色譜分析中、事故后油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)結(jié)果、6小時(shí)后油色譜分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　油色譜分析結(jié)果

經(jīng)三比值法分析，判斷故障類(lèi)型為電弧放電。

對(duì)該變壓器三相分別進(jìn)行繞組連同套管的電容量及介質(zhì)損耗，套管的電容量及介質(zhì)損耗，繞組連同套管的絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)，鐵芯及夾件絕緣電阻，套管的主絕緣及末屏對(duì)地絕緣電阻試驗(yàn)均合格。對(duì)#1主變C相繞組直流電阻、變比、低壓阻抗進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)A、B相進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。結(jié)果：(1)C相(4檔)高壓線(xiàn)圈直阻與上次測(cè)試結(jié)果相差9.3%，中壓線(xiàn)圈直阻與上次測(cè)試結(jié)果相差22.7%；(2)C相高中壓變比試驗(yàn)無(wú)法測(cè)試；(3)C相中低壓阻抗為26.53%，而銘牌值為39.23%，C相阻抗明顯變化。

主變?nèi)齻?cè)避雷器進(jìn)行參考電壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。故障時(shí)#1主變高、中、低壓側(cè)避雷器均未動(dòng)作，對(duì)避雷器進(jìn)行試驗(yàn)檢查未發(fā)現(xiàn)異常，可排除過(guò)電壓造成損壞的可能。

經(jīng)分析，判斷為C相繞組變形，需要返廠進(jìn)行修理。

3.2返廠解體檢查情況

為徹底檢查變壓器繞組變形情況，對(duì)該相變壓器進(jìn)行返廠檢查。檢查結(jié)果為：(1)該變壓器線(xiàn)圈排列由鐵心向外依次為低壓線(xiàn)圈、調(diào)壓線(xiàn)圈、中壓線(xiàn)圈Ⅱ、高壓線(xiàn)圈和中壓線(xiàn)圈Ⅰ，考慮高壓線(xiàn)圈中部出線(xiàn)，中壓線(xiàn)圈Ⅰ又分為上下兩部分。(2)繞組端部?jī)?nèi)外壓板有高低不平現(xiàn)象。(3)中壓線(xiàn)圈Ⅱ上部角環(huán)局部有變形損壞，端圈墊塊錯(cuò)位。(4)中壓線(xiàn)圈Ⅱ上部導(dǎo)線(xiàn)扭曲變形，端圈有炭黑顆粒。(5)中壓線(xiàn)圈Ⅱ外側(cè)圍屏有撕裂現(xiàn)象。(6)中壓線(xiàn)圈Ⅱ外側(cè)第一層圍屏，有嚴(yán)重炭黑痕跡。(7)中壓線(xiàn)圈Ⅱ線(xiàn)餅發(fā)生嚴(yán)重扭曲變形，匝絕緣破損露銅。(8)中壓線(xiàn)圈Ⅱ油隙墊塊、撐條嚴(yán)重竄位，整個(gè)線(xiàn)圈發(fā)生扭曲。見(jiàn)圖1。(9)中壓線(xiàn)圈Ⅱ?qū)Ь€(xiàn)發(fā)生嚴(yán)重?zé)g、變形斷股。見(jiàn)圖2。(10)鐵心、油箱未發(fā)現(xiàn)異常。

4　原因分析

根據(jù)返廠解體檢查情況，故障原因分析如下：

(1)該變壓器受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、工藝、材料及驗(yàn)證手段的限制，根據(jù)當(dāng)時(shí)模型進(jìn)行驗(yàn)證，該臺(tái)變壓器滿(mǎn)足抗短路能力要求。但使用目前具有的驗(yàn)證軟件進(jìn)行分析，該變壓器抗短路能力存在不足。

(2)由于特殊的線(xiàn)圈排列結(jié)構(gòu)造成繞組局部安匝分布不均勻。

(3)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有半硬銅、自粘性換位導(dǎo)線(xiàn)等材料，該變壓器線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)采用普通換位導(dǎo)線(xiàn)，整體抗短路能力不強(qiáng)。

(4)由于當(dāng)時(shí)制造工藝限制，線(xiàn)圈在繞制時(shí)無(wú)法放置起到支撐作用的內(nèi)特硬紙筒；無(wú)法制造輻向尺寸較大的壓板，該變壓器上部壓板采用了內(nèi)層和外層的兩塊壓板結(jié)構(gòu)；未采用撐條加倍、墊塊加密和恒壓干燥等提高變壓器抗短路能力的措施，導(dǎo)致軸向和幅向抗短路能力不足。

5　結(jié)論

該相變壓器事故的原因?yàn)樵撟儔浩骺苟搪纺芰Σ蛔?，在變壓?20kV側(cè)近區(qū)短路故障，區(qū)外故障穿越電流產(chǎn)生的電動(dòng)力導(dǎo)致變壓器中壓線(xiàn)圈Ⅱ變形、絕緣受損。

6　建議

6.1對(duì)該變壓器檢修方案的建議

該相變壓器的檢修方案應(yīng)提高變壓器的抗短路能力，措施如下：(1)線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)采用半硬銅導(dǎo)線(xiàn)和自粘換位導(dǎo)線(xiàn)；(2)整張高強(qiáng)度壓板；(3)線(xiàn)圈整體套裝、恒壓干燥；(4)線(xiàn)圈出頭綁扎固定按照新工藝操作；(5)墊塊進(jìn)行密化處理；(6)低壓線(xiàn)圈、中壓線(xiàn)圈Ⅱ內(nèi)襯硬紙筒、內(nèi)線(xiàn)圈內(nèi)撐條加倍。經(jīng)過(guò)計(jì)算，上述多項(xiàng)措施能夠顯著提高變壓器的抗短路能力，其中中壓繞組短路電流耐受能力由3.5kA提高到7.3kA。

6.2對(duì)該變壓器運(yùn)行單位的建議

由于西電東送迎峰度夏運(yùn)行方式的需要，該返修變壓器要與現(xiàn)有的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，為了保證阻抗的匹配，在結(jié)構(gòu)上不能改變線(xiàn)圈的排列方式，原產(chǎn)品安匝分布不均勻的問(wèn)題不能徹底解決。經(jīng)計(jì)算校核，對(duì)A、B相產(chǎn)品，中壓線(xiàn)圈僅可承受小于3.5kA的短路電流的沖擊,在近區(qū)短路后存在較大的損壞風(fēng)險(xiǎn)。建議盡快采用整組更換的方式對(duì)現(xiàn)有變壓器進(jìn)行技術(shù)改造。

6.3對(duì)變壓器制造廠商的建議

由于經(jīng)常受到各種運(yùn)行條件下的短路沖擊,在我國(guó)許多地區(qū)電網(wǎng)中引起的事故占變壓器總事故的半數(shù)以上。統(tǒng)計(jì)表明不少大型電力變壓器由于設(shè)計(jì)、制造原因還達(dá)不到規(guī)定的承受短路能力。因此，提高變壓器抗短路能力是變壓器設(shè)計(jì)、制造單位提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的手段。

6.4對(duì)變壓器運(yùn)行試驗(yàn)單位的建議

各電力試驗(yàn)研究所應(yīng)應(yīng)用“頻率響應(yīng)分析技術(shù)”測(cè)試?yán)@組變形,全面普查變壓器的繞組變形情況，對(duì)繞組頻率曲線(xiàn)圖譜反映有“變形”懷疑的變壓器作短路阻抗和空載電流測(cè)量等試驗(yàn)來(lái)綜合診斷。在實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)具體情況綜合應(yīng)用各種方法相互映證,提高診斷準(zhǔn)確率。診斷變壓器遭受短路電流沖擊后的狀況是否良好,有無(wú)繞組變形、位移和鐵心松動(dòng)、位移等,從而判斷變壓器是否需要檢修處理十分重要。而且如有繞組變形,到什么程度才需要檢修,甚至更換,輕度繞組變形的變壓器可否繼續(xù)運(yùn)行等均為運(yùn)行中急迫需要解決的問(wèn)題。

6.5對(duì)變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)單位的建議

變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)單位應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的規(guī)定：在訂購(gòu)前，應(yīng)向制造廠商索取同類(lèi)型或相似類(lèi)型的變壓器突發(fā)短路試驗(yàn)報(bào)告和抗短路能力動(dòng)態(tài)計(jì)算報(bào)告；特別是在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)前，應(yīng)取得所訂購(gòu)變壓器的抗短路能力計(jì)算報(bào)告。

由于電力系統(tǒng)短路電流的提高，對(duì)原有變壓器不能承受系統(tǒng)短路電流或接近系統(tǒng)短路電流的規(guī)劃設(shè)計(jì)單位應(yīng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面做出提高變壓器抗短路電流的措施，如在變壓器各側(cè)增加限流電抗器等。

[1]DL/T 573-95,電力變壓器檢修導(dǎo)則[S].1995.

[2]GB 1094.1-1996,電力變壓器第1 部分總則[S].1996.

[4]DL/T 722-2000,變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].2000.

[5]GB/T 14542-1993,運(yùn)行中變壓器油維護(hù)管理導(dǎo)則[S].1993.

[6]JB/T 5012-91,電力變壓器試驗(yàn)導(dǎo)則[S].1991.

[7]徐達(dá)明.變壓器短路沖擊后的綜合診斷[J].高電壓技術(shù),2002,28(10):50-51.

[8]何 平,文習(xí)山.變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法綜述[J].高電壓技術(shù),2006,32(5):37-41.

[9]DL/T 991-2004,電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法[S].2004.

[10]吳國(guó)躍,李世偉,劉多祿.電力變壓器繞組變形實(shí)測(cè)中的影響因素[J].高電壓技術(shù),2001,27(3):78-79.

Analysis and Suggestions of An Accident of the Transformer

LIAO Gui-ze,WANG Gui-shan,LIU Jin

(Southern Grid UHV Transmission Company of China,Liuzhou 545006,China)

This paper analyzed the reason of an accident of transformer,and some suggestions on overhaul scheme of transformer are proposed.And some advices are useful for operating unit,manufacturer of transformer,department of testing and design agencies of substation.

transformer;accident;ability of withstand short circuit;suggestion

1004-289X(2016)01-0095-03

TM41

B

2015-04-27

廖貴澤(1965-)，男，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，從事變壓器檢修工作;

王貴山(1982-)，男，工學(xué)學(xué)士，工程師，從事變壓器試驗(yàn)及狀態(tài)評(píng)估工作;

劉金(1985-)，男，工學(xué)學(xué)士，助理級(jí)電氣工程師，從事變電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作。