500 kV主變壓器高壓套管污閃事故的原因分析及預(yù)防措施

張繼榮

（晉能電力集團(tuán)有限公司，山西太原030002）

0 引言

我國(guó)北方某火電廠建有2×600 MW直接空冷機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組分別于2007年底和2008年初投產(chǎn)，機(jī)組空冷系統(tǒng)采用機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)（ACC）。為節(jié)約用地，主變壓器、廠用高壓變壓器、啟動(dòng)備用變壓器與升壓站的架空引線均露天布置在空冷島下方。主變壓器、主變壓器高壓套管生產(chǎn)廠家均為ABB，主變壓器為500 kV單相變，型號(hào)為DFP-240 MVA/500 kV，電壓等級(jí)為550/20 kV。主變壓器高壓側(cè)套管為油浸式套管，型號(hào)為XKC460312-KMK，爬電距離為17 700 mm?？绽鋶u下方懸垂絕緣子、耐張絕緣子、支柱絕緣子、變壓器高壓套管均加裝有防污閃增爬輔助傘裙，材質(zhì)為硅橡膠（RTV）。

發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中空冷散熱器受周邊環(huán)境的影響，空冷散熱器表面有大量泥土、昆蟲、花絮、浮塵等雜物，直接影響空冷散熱器的散熱效果，使機(jī)組真空度降低，特別是在夏季環(huán)境溫度高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)機(jī)組帶不滿負(fù)荷現(xiàn)象。因此，夏季對(duì)空冷系統(tǒng)的空冷散熱器進(jìn)行水沖洗成為火電廠的常態(tài)工作，一年中會(huì)根據(jù)機(jī)組氣溫及機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行多次沖洗。空冷島設(shè)備露天布置，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行中對(duì)空冷散熱器進(jìn)行沖洗時(shí)，沖洗留下的污水或泥塊會(huì)對(duì)下方運(yùn)行的電氣設(shè)備帶來一些不良影響，因此對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行及防護(hù)工作提出了新的要求。

1 事故經(jīng)過

2011年3月9日—12日，北方某火電廠連續(xù)4天氣溫大幅回升，12日的最高溫度達(dá)到19 ℃。該火電廠2011年3月的環(huán)境溫度曲線如圖1所示。

根據(jù)氣溫回升情況和機(jī)組運(yùn)行情況，設(shè)備部安排機(jī)務(wù)專業(yè)人員從13日開始進(jìn)行空冷島空冷散熱片沖洗工作，沖洗時(shí)間從08：30—18：00，并安排電氣專業(yè)人員對(duì)主變區(qū)域電氣設(shè)備進(jìn)行臨時(shí)包裹等防護(hù)措施。13日上午，沖洗工作開始，機(jī)務(wù)專業(yè)及電氣專業(yè)分別安排人員在主變區(qū)域進(jìn)行監(jiān)護(hù)，重點(diǎn)對(duì)帶泥土的大水流可能引起的套管及引線污閃放電現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)護(hù)，要求發(fā)現(xiàn)帶泥塊的大水流時(shí)，通知沖洗人員停止沖洗或降低沖洗水流力度。

2011-03-14T18：00：49，#2發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，5002開關(guān)（主變高壓側(cè)）、滅磁開關(guān)、10 kV廠用開關(guān)跳閘，主汽門關(guān)閉，#2發(fā)變組全停，廠用電切換正常。

2 故障檢查

設(shè)備跳閘后，相關(guān)專業(yè)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)#2主變區(qū)域設(shè)備進(jìn)行檢查；空冷沖洗工作已停止，空冷島上還有積水在向下流淌，電氣設(shè)備上水汽較重。#2主變A相升高座上有一處被擊穿出線孔洞（孔洞直徑3～5 mm），變壓器油向外噴射。繞組溫度、油面溫度正常，未發(fā)現(xiàn)異常升高情況。專業(yè)人員通知運(yùn)行人員密切監(jiān)視繞組溫度、油面溫度。

圖1 火電廠2011年3月的環(huán)境溫度曲線

專業(yè)人員在辦好臨時(shí)搶修票，做好電氣措施（合上主變高壓側(cè)地刀）及安全措施（搭設(shè)腳手架）后，先關(guān)閉油枕與升高座之間油管路上的蝶閥，切斷油路，然后采取了臨時(shí)措施將噴油孔洞堵好，避免變壓器油繼續(xù)向外泄漏。

隨后專業(yè)人員開始對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)主變A相高壓引線表面、高壓套管表面、中性點(diǎn)套管表面有沖洗后的泥水結(jié)冰現(xiàn)象，高壓套管表面有明顯電弧使局部過熱炭化的痕跡，并且炭化痕跡存在不連通的現(xiàn)象，主變A相高壓套管頂部油室外殼有多處灼燒痕跡，升高座上有一處被擊穿出線孔洞（孔洞直徑3～5 mm），向外噴油。故障情況如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2 高壓套管表面放電痕跡

圖3 高壓套管頂部油室外殼放電痕跡

3 事故分析及處理

3.1 事故分析

圖4 頂部油室與扇裙連接處放電痕跡

圖5 升高座漏點(diǎn)臨時(shí)處理

事故發(fā)生后，火電廠組織電科院電氣專家、變壓器廠技術(shù)人員及電廠技術(shù)人員召開專題分析會(huì)。首先對(duì)高低壓繞組的絕緣電阻、變壓器油及高壓套管油樣色譜、高壓側(cè)CT做了伏安特性試驗(yàn)，數(shù)據(jù)全部合格。隨后主要問題集中在討論主變壓器內(nèi)部是否存在故障，是否需要排油進(jìn)行內(nèi)部檢查。根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)痕跡、套管升高座上擊穿孔洞的特點(diǎn)（臨時(shí)處理漏點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)小外大）、先期進(jìn)行的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，基本判斷故障發(fā)生在變壓器外部，認(rèn)定故障原因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度較低，套管結(jié)冰引起閃絡(luò)放電，絕緣擊穿在升高座上擊出一個(gè)小孔，發(fā)生漏油現(xiàn)象，引起接地故障。

3.2 事故處理

經(jīng)過討論，并征求變壓器廠本部專家的意見，決定對(duì)變壓器做全部常規(guī)試驗(yàn)及局部放電試驗(yàn)，合格后即可投運(yùn)。按照《華北電網(wǎng)有限公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（2008版）》要求，對(duì)主變A相進(jìn)行繞組絕緣及吸收比、繞組變比、繞組直流電阻、繞組介質(zhì)損耗、繞組泄漏電流、變壓器繞組變形試驗(yàn)以及變壓器局部放電試驗(yàn)，對(duì)主變壓器套管的介質(zhì)損耗、電容、絕緣電阻等項(xiàng)目進(jìn)行了試驗(yàn)。主變A相各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)全部合格。同時(shí)，對(duì)主變A相升高座擊穿孔洞進(jìn)行封堵，打開油枕與升高座之間油管路上的蝶閥，對(duì)主變A相本體及油枕進(jìn)行排氣處理。2011年3月18日，主變恢復(fù)正常運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)本次事故發(fā)生的原因，該火電廠組織編制了《空冷島水沖洗電氣預(yù)防措施》，重點(diǎn)對(duì)以下方面進(jìn)行了規(guī)范：

（1）每年5月份以后，環(huán)境溫度回升，連續(xù)5天平均氣溫穩(wěn)定超過10 ℃時(shí)，安排機(jī)務(wù)專業(yè)開始空冷散熱器沖洗工作。

（2）空冷散熱器沖洗時(shí)，電氣設(shè)備區(qū)域設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)早晚溫度較低時(shí)，立即通知停止沖洗工作。同時(shí)，人員應(yīng)注意氣候及風(fēng)向變化，防止大量泥水直接沖刷高壓套管及瓷瓶。

（3）電氣監(jiān)護(hù)人員發(fā)現(xiàn)架空線及瓷瓶有放電現(xiàn)象時(shí)，立即通知停止空冷散熱器沖洗工作。

該火電廠通過以上措施的編制及執(zhí)行，杜絕了空冷島沖洗時(shí)變壓器發(fā)生污閃跳機(jī)事故。