220kV 變電站#2主變故障分析

任永明

摘要：2017年6月17日20時(shí)29分46秒，XX變電站2#主變雙套差動(dòng)保護(hù)（PST1200，WBZ500H）動(dòng)作掉三側(cè)開關(guān)，35kV338梅山線限時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作掉338開關(guān)， 20分29分55秒主變輕瓦斯動(dòng)作。

關(guān)鍵詞：220kV 變電站;主變故障分析;

一、故障設(shè)備參數(shù)

1、#2主變?cè)O(shè)備參數(shù)

型號(hào)： SFPSZ8-150000/220

電壓比：220±8*1.5%/115.5/36.75KV

額定容量：150/150/75MVA

阻抗電壓：高-中 13.2%? ?高-低 22.55%? ?中-低 7.6%

額定電流：393.6/749.8/1178.3A

出廠編號(hào)：95-183—1

出廠日期：1995年11月

生產(chǎn)廠家：沈陽(yáng)變壓器廠

二、故障前運(yùn)行情況

故障前運(yùn)行方式為：1#、2#主變高中壓側(cè)并列運(yùn)行，1#主變中性點(diǎn)接地運(yùn)行，220kV、110kV雙母運(yùn)行，35kVI、II段母線分列運(yùn)行。

1#主變負(fù)荷50.6MW，2#主變負(fù)荷50.1MW，梅山線338負(fù)荷13MW。天氣情況：白天為陰，有零星小雨，夜間為陰天。

三、保護(hù)動(dòng)作情況

2017年6月17日20時(shí)09分，35KVII段母線系統(tǒng)單相接地，29分46秒，338梅山線保護(hù)啟動(dòng)，579ms后338開關(guān)跳閘（338保護(hù)為限時(shí)速斷），2#主變35kV側(cè)短路電流A相672A，B相14160A，C相14172A;110kV側(cè)A相1770A，B相1446A，C相3162A;220kV側(cè)A相360A，B相638A，C相936A;608ms后差動(dòng)保護(hù)有差流：611ms后，主變WBZ500H保護(hù)啟動(dòng)，623ms后，主變PST1200保護(hù)啟動(dòng)，678ms后動(dòng)作跳閘：A相差流0.04A，B相差流1.72A，C相差流1.80A。

四、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查情況

1、2號(hào)主變220kV套管處壓力釋放裝置輕微噴油

2、35kV梅山線338室外出線電纜頭從三叉口根部粉碎性爆裂。

五、2#主變歷年檢修及受沖擊情況

2#主變型號(hào)為SFPSZ8-150000/220，沈陽(yáng)變壓器廠產(chǎn)品，出廠日期為1995年11月，投運(yùn)日期為1996年5月。投運(yùn)以來，變壓器每年進(jìn)行一次春檢預(yù)試工作，設(shè)備歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，最后一次檢修時(shí)間為2016年7月，設(shè)備試驗(yàn)正常，2016年變壓器繞組變形試驗(yàn)正常。

歷年來變壓器受沖擊情況統(tǒng)計(jì)

六、2#主變故障后試驗(yàn)情況

2#主變故障后，立即組織相關(guān)人員進(jìn)行了分析判斷，并對(duì)2#主變作如下現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：

1、油色譜試驗(yàn)：對(duì)變壓器本體絕緣油進(jìn)行了油色譜測(cè)試分析，測(cè)試結(jié)果如下表， 測(cè)試結(jié)果表明變壓器內(nèi)部存在高能電弧放電。

2、瓦斯氣體成分分析：

3、三側(cè)繞組變形測(cè)試：對(duì)主變?nèi)齻?cè)繞組進(jìn)行了變形測(cè)試，并和2004年的測(cè)試圖譜進(jìn)行比較，變形測(cè)試圖譜表明2#變壓器低壓側(cè)繞組存在輕微的變形。

4、直流電阻測(cè)試：直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)正常

5、變比測(cè)試：BC/bc ，AC/ac變比誤差為13.5%，判斷為C相線圈存在匝間短路。

七、2#主變解體檢查情況

1、器身外觀檢查，C相（柱）上部向低壓側(cè)有輕微傾斜。鐵心上鐵軛拆掉后，C相上壓板有可見明顯移位，去除壓板后，可見A、B、C三相低壓線圈上端部都有明顯機(jī)械力變形。

C相（柱）上部向外傾斜? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?C相低壓上部可見變形

B相低壓上部可見變形? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A相低壓上部可見變形

2、C相低壓線圈下部換位處第136段至140段間短路，造成這5餅間全部嚴(yán)重扭曲變形，絕緣紙漲開，大面積露銅。面向低壓側(cè)19至22撐條范圍銅線熔斷，有銅鎦和炭黑現(xiàn)象，墊塊松散，多處移位。整個(gè)低壓繞組出現(xiàn)波浪狀變形，最大幅度30mm左右，低壓線圈嚴(yán)重變形緊緊抱在鐵心柱上，地屏受低壓線圈擠壓嚴(yán)重變形。

絕緣紙漲開，大面積露銅? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?C相低壓線圈故障點(diǎn)

餅間全部嚴(yán)重扭曲變形? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 銅線熔斷，有銅鎦和炭黑現(xiàn)象

3、C相低壓繞組放電點(diǎn)的膨脹造成C相中壓和低壓間紙板擊穿破損，并出現(xiàn)燒傷性的炭黑，C相中壓繞組內(nèi)紙板筒受損并可見明顯炭黑，中壓外部線圈有輕微變形。

低壓外圍屏已經(jīng)擊穿破損? ? ? ? ? ? ? ? C相中壓外部線圈有輕微變形

4、B和A相整個(gè)低壓繞組可見由于短路力造成的波浪狀變形，最大幅度超過40mm，低壓線圈抱緊鐵心，地屏受低壓線圈擠壓變形。

B相低壓線圈嚴(yán)重變形? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A相低壓線圈嚴(yán)重變形

八、故障原因分析

1、由于35千伏II段母線系統(tǒng)發(fā)生單項(xiàng)接地，20分鐘后造成梅山線338出線室外電纜頭絕緣損傷，造成電纜頭三相故障，2號(hào)主變承受579ms 13260A的故障電流，造成變壓器低壓繞組損傷變形。

2、從對(duì)產(chǎn)品的解體情況看，結(jié)合變壓器運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)，變壓器低壓線圈和中壓線圈遭受過多次短路，多次短路造成變壓器低壓線圈累積性嚴(yán)重變形，導(dǎo)線的強(qiáng)度變?nèi)酰瑢?dǎo)線的局部絕緣受到損傷，絕緣性能下降，這次低壓短路的大電流造成C相低壓線圈股間絕緣破損，在電動(dòng)力作用下產(chǎn)生導(dǎo)線被扯斷和低壓線圈股間、層間、餅間導(dǎo)線熔斷等現(xiàn)象。由于該臺(tái)變壓器為95年產(chǎn)品，低壓和中壓線圈為普通扁銅線，導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度較差，低壓線圈的單螺旋結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線電密大和繞組間撐條間距大等結(jié)構(gòu)因素，致使這類變壓器抗短路能力非常弱。在發(fā)生變壓器遭受多次短路或大電流短路的情況下，極易造成線圈受損。

九、暴露出的問題

1、設(shè)備維護(hù)不到位。未根據(jù)今年雨雪量較大，設(shè)備絕緣容易受潮的問題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整檢修策略。

2、對(duì)變壓器抗短路能力認(rèn)知不足。隨著地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)容量的增長(zhǎng)，短路電流越來越大，但為保證高危用戶的可靠供電，按照逐級(jí)配合的保護(hù)整定原則，部分低壓側(cè)出線保護(hù)定值整定仍按照帶0.3-0.5s的動(dòng)作延時(shí)整定，當(dāng)近區(qū)短路時(shí)不能0秒切除故障點(diǎn)，造成變壓器穿越故障電流時(shí)間較長(zhǎng)。

3、現(xiàn)場(chǎng)處置時(shí)間較長(zhǎng)。由于地區(qū)所帶煤礦等高危用戶較多，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地異常時(shí)，當(dāng)值人員一般按照常規(guī)處理接地異常程序（先通知用戶，相關(guān)維護(hù)單位查找接地）進(jìn)行，對(duì)線路接地后易造成電纜頭絕緣損傷認(rèn)識(shí)不足，未及時(shí)進(jìn)行拉路查找接地。

十、采取的措施

1、向政府有關(guān)部門專題匯報(bào)了本次主變更換工作情況，對(duì)地區(qū)鋁廠、聚氯乙烯廠等重要用戶進(jìn)行了訪談，對(duì)更換期間可能造成停電的用戶下達(dá)了書面通知，并取得書面回執(zhí)。

2、調(diào)度所制定XX站單變運(yùn)行期間的事故預(yù)案和負(fù)荷倒接方案，變電站制定可靠的現(xiàn)場(chǎng)事故處置方案。

3、在2#主變更換期間，嚴(yán)格監(jiān)視1#主變負(fù)荷及溫度情況，當(dāng)溫度上升70℃時(shí)，采取水沖洗降溫措施。

4、敷設(shè)1#主變臨時(shí)冷卻器電纜，確保冷卻器電源可靠。

5、對(duì)所屬變電站保護(hù)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行排查，將出線速斷保護(hù)帶有延時(shí)進(jìn)行研究，提出解決辦法。

6、將所屬220kV變電站35千伏出線的三芯電纜盡快更換為單芯電纜。

7、加強(qiáng)設(shè)備紅外線的精確測(cè)溫。