220kV變電站主變壓器跳閘事故分析

蔡振華 鄔航杰 王靜怡

摘要：220kV變電站主變壓器額定電壓較高，工作容量偏大，一旦出現(xiàn)異常往往會(huì)對(duì)周?chē)用竦纳?cái)產(chǎn)安全造成威脅，導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。因此，開(kāi)展該主變壓器安裝和運(yùn)維工作時(shí)必須強(qiáng)調(diào)其安全性，嚴(yán)格依照國(guó)家規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)完成220kV變電站主變壓器的選型、安裝、試驗(yàn)工作。本文基于220kV變電站主變壓器跳閘事故分析展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：220kV變電站;主變壓器跳閘;事故分析

引言

變壓器是變電站的重要組成部分，對(duì)保證變電站正常運(yùn)行具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是在變壓器的實(shí)際工作過(guò)程中，其周?chē)泻芏嗖焕挠绊懸蛩亍ｉL(zhǎng)期處于這種環(huán)境會(huì)導(dǎo)致變壓器的故障出現(xiàn)，對(duì)變電站各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展產(chǎn)生負(fù)面影響。為了及時(shí)恢復(fù)變電站正常工作，必須進(jìn)行跳閘故障深度分析研究，并制定相應(yīng)的解決措施，在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)變電站正常運(yùn)行。

1變壓器的故障分析

變電站的變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)發(fā)出嗡嗡聲，變壓器發(fā)生故障及異常情況時(shí)其聲音發(fā)生變化，特殊的聲音或發(fā)音可能不均勻。基本上可以確定變壓器故障出現(xiàn)，根據(jù)聲音異常可以找到故障發(fā)生的區(qū)域。噪音大，電流和電壓正常的情況下，變壓器螺絲或夾子松動(dòng)，硅鋼片的振動(dòng)增加變壓器的局部放電時(shí)，變壓器的抽頭開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)絲接觸不良會(huì)發(fā)出嘎吱聲，即放電聲。變壓器套管中有污垢和雜質(zhì)等，表面有裂紋等嘶嘶聲。變壓器防爆管防爆膜破裂會(huì)將濕氣和水分等滲透到變壓器內(nèi)部，從而大大降低變壓器的絕緣性等。套管閃光放電加熱套管，老化，絕緣部分損壞，容易發(fā)生火災(zāi)或爆炸現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅整個(gè)系統(tǒng)的安全。變壓器中冷卻器操作阻塞（如風(fēng)扇損壞、潛水泵停止、冷卻效果降低、散熱器管道灰塵、溫度指示器操作渡邊杏、散熱器閥門(mén)關(guān)閉等）會(huì)導(dǎo)致溫度上升，檢查過(guò)程中要充分觀(guān)察冷卻器系統(tǒng)。變壓器油位異常也引起了變壓器故障。

2220kV變電站主變壓器運(yùn)行的要求

1）220kV變電站主變壓器運(yùn)行時(shí)對(duì)溫度要求。不同溫度變化會(huì)對(duì)220kV變電站主變壓器使用壽面產(chǎn)生不同影響，一般情況下當(dāng)變壓器絕緣溫度達(dá)到95℃時(shí)，變壓器使用壽命可以達(dá)到20年;當(dāng)變壓器絕緣溫度達(dá)到105℃時(shí)，變壓器使用壽命會(huì)縮減至7年;而當(dāng)變壓器絕緣溫度達(dá)到120℃時(shí)，變壓器使用壽命則會(huì)減少至2年。因此，應(yīng)在220kV變電站主變壓器運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)格把控變壓器絕緣溫度，從而確保變壓器使用壽命。2）220kV變電站主變壓器運(yùn)行時(shí)對(duì)溫升要求。220kV變電站主變壓器在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)充分明確規(guī)定變壓器在限定負(fù)荷過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)溫升，確保其可以在變壓器運(yùn)行允許范圍內(nèi)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)保障220kV變電站主變壓器運(yùn)行安全，同時(shí)也可以確保變壓器使用壽命，最終實(shí)現(xiàn)降低故障概率與降低檢修成本的目標(biāo)。3）220kV變電站主變壓器運(yùn)行時(shí)電源電壓變化要求。當(dāng)220kV變電站電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，因運(yùn)行方式或負(fù)荷等情況出現(xiàn)改變，就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行電壓出現(xiàn)波動(dòng)，而這時(shí)當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行電壓小于變壓器分接頭限定電壓時(shí)，就會(huì)造成出電量減少。但當(dāng)電壓高于變壓器分接頭電壓時(shí)，就會(huì)對(duì)變壓器運(yùn)行造成不利影響。

3現(xiàn)場(chǎng)情況

2018年7月10日晚，某220kV變電站1號(hào)主變壓器在運(yùn)行過(guò)程中第一套、第二套差動(dòng)保護(hù)出口跳閘，主變壓器三側(cè)斷路器跳閘，110kVⅠ段母線(xiàn)、35kVⅠ段母線(xiàn)失電。故障發(fā)生前，該變電站2臺(tái)主變壓器為正常運(yùn)行方式。220kVⅠ、Ⅱ段母線(xiàn)經(jīng)母聯(lián)2800斷路器并列運(yùn)行，1號(hào)主變壓器2801斷路器運(yùn)行于220kVⅠ段母線(xiàn)，2號(hào)主變壓器2802斷路器運(yùn)行于220kVⅡ段母線(xiàn);110kVⅠ、Ⅱ段母線(xiàn)分列運(yùn)行，即母聯(lián)500斷路器熱備用，1號(hào)主變壓器501斷路器運(yùn)行于110kVⅠ段母線(xiàn)，2號(hào)主變壓器502斷路器運(yùn)行于110kVⅡ段母線(xiàn);35kVⅠ、Ⅱ段母線(xiàn)分段運(yùn)行，即分段300斷路器熱備用，1號(hào)主變壓器301斷路器運(yùn)行于35kVⅠ段母線(xiàn)，2號(hào)主變壓器302斷路器運(yùn)行于35kVⅡ段母線(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)一次接線(xiàn)如圖1所示。1號(hào)主變壓器型號(hào)為OSFSZ9-120000/220，2號(hào)主變壓器變型號(hào)為OSFSZ9-150000/220，兩臺(tái)主變壓器均為Y/Y/△接線(xiàn)方式，220kV和110kV中性點(diǎn)均經(jīng)放電間隙接地。1號(hào)主變壓器配置兩套非同樣原理的RCS-978E系列變壓器成套保護(hù)。

4故障預(yù)防措施

4.1澆注式電流互感器絕緣擊穿故障的防范

通過(guò)對(duì)二次變壓器跳閘故障原因的分析表明，故障的主要原因是澆注電流變壓器的質(zhì)量不能滿(mǎn)足要求，器官部分放電的作用導(dǎo)致了絕緣破裂。為了能及早發(fā)現(xiàn)上述電流互感器的故障，在電流互感器運(yùn)行之前，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的局部放電試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)結(jié)果顯示，質(zhì)量合格的電流互感器的釋放量通常為50pC，但有缺陷的電流互感器預(yù)計(jì)將達(dá)到數(shù)百pC。

4.2強(qiáng)化變電設(shè)備狀態(tài)檢修工作

變壓器運(yùn)行維護(hù)不到位，造成設(shè)備故障跳閘，影響正常供電。需從設(shè)備、技術(shù)和管理等方面采取措施，杜絕類(lèi)似事故再次發(fā)生。積極開(kāi)展設(shè)備帶電檢測(cè)工作，應(yīng)用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、紅外線(xiàn)測(cè)溫等技術(shù)手段，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，及早發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備安全隱患，統(tǒng)籌各工程的輕重緩急，積極主動(dòng)上報(bào)，提前謀劃改造或更換設(shè)備，避免同類(lèi)事故的再次發(fā)生。

4.3中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)弧光接地危害的消除

為了有效地防止電弧接地帶來(lái)的不利影響，必須在單相接地電流超過(guò)30A的10kV系統(tǒng)和單相接地電流超過(guò)10A的35kV系統(tǒng)上添加相應(yīng)的電弧抑制環(huán)。通過(guò)電弧抑制環(huán)，可以有效地補(bǔ)償單相接地中的接地電容電流，促使電弧關(guān)閉。電弧消亡時(shí)間越短，越有利于預(yù)防故障的發(fā)生。將中性點(diǎn)不有效接地系統(tǒng)應(yīng)用于電弧消除，可以有效地防止單相接地相通過(guò)金屬接地旁路，從而防止單相接地導(dǎo)致相間短路故障的發(fā)展。

5措施及建議

變壓器是變電站的核心設(shè)備之一，其健康狀況影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。（1）結(jié)合相關(guān)設(shè)備的停電計(jì)劃，主管變電站35kV以下設(shè)備母線(xiàn)未完全絕緣的設(shè)備都要完全絕緣。（2）進(jìn)行開(kāi)關(guān)設(shè)備專(zhuān)用傳記檢查工作，重點(diǎn)檢查開(kāi)關(guān)設(shè)備等故障部位，確保開(kāi)關(guān)設(shè)備健康平穩(wěn)運(yùn)行。（3）根據(jù)放電停電計(jì)劃，開(kāi)閉裝置應(yīng)對(duì)開(kāi)閉裝置中相同類(lèi)型的電流變形金剛等電位線(xiàn)進(jìn)行檢查，優(yōu)化布置不合理的等電位線(xiàn)，避免發(fā)生脫落等異?，F(xiàn)象。要防止這種故障再次發(fā)生。（4）及時(shí)進(jìn)行主管變電站等類(lèi)型的自行投資裝置專(zhuān)用調(diào)查實(shí)驗(yàn)，確保裝置正常運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

220kV變電站主變壓器對(duì)安裝工藝要求較高，需要在規(guī)定指標(biāo)范圍內(nèi)進(jìn)行安裝前檢查、分步安裝、注油循環(huán)、密封測(cè)試，這樣才能夠保證安裝效果與預(yù)期指標(biāo)一致，提升主變壓器運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

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