一起220 kV 某變電站1 號(hào)主變啟動(dòng)損壞事件分析

周 剛 ，張知宇 ，王法順

（1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000; 2.國網(wǎng)浙江省電力有限公司海鹽縣供電公司，浙江 海鹽 314300; 3.國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉善縣供電公司，浙江 嘉善 314100）

變壓器在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著調(diào)節(jié)電壓水平、傳輸電能的作用，一旦變壓器出現(xiàn)故障，將造成無法估量的損失；為此，變壓器若出現(xiàn)故障，必須第一時(shí)間排查故障原因并進(jìn)行相關(guān)搶修措施。本文基于一起真實(shí)變壓器故障案例，提出了一套變壓器啟動(dòng)故障的排查方法，并給出了進(jìn)一步措施方案。通過主動(dòng)預(yù)警智能評(píng)估、處置預(yù)案智能完善、處置實(shí)施智能輔助，構(gòu)建多元輔助智能處置模式，實(shí)現(xiàn)故障隱患高效處置，安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，全面提升處置作業(yè)質(zhì)效和安全防護(hù)[1-3]。

1 故障經(jīng)過

2021 年11 月01 日14:28:43，220 kV 某變電站1 號(hào)主變?cè)趩?dòng)操作220 kV 母線沖擊主變過程中，主變第二套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，220 kV開關(guān)跳閘，故障相別B 相。主變第一套差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)但未出口，主變跳閘后2 s 輕瓦斯保護(hù)告警?，F(xiàn)場檢查主變本體瓦斯繼電器內(nèi)有氣體，呼吸器大量出氣，主變本體各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果異常，初步判斷主變內(nèi)部故障。故障變電站主接線圖如圖1 所示。

圖1 某220 kV 變電站主接線圖

2 故障原因排查

運(yùn)維人員進(jìn)行全面故障排查，分別調(diào)查了設(shè)備的信息、故障前的工作情況，同時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行變壓器參數(shù)測試。

2.1 設(shè)備信息

220 kV 某變電站1 號(hào)主變型號(hào)為SFSZ11-240000/220，出廠時(shí)間2021 年7 月，出廠序號(hào)S210341101，投產(chǎn)前各項(xiàng)試驗(yàn)均合格。

2.2 故障前當(dāng)日工作情況

故障前，220 kV 某變電站220 kV 采用雙母線接線方式，2U31 線、2U93 線、4Q85 線接正母運(yùn)行，2 號(hào)主變220 kV、2U32 線、2U94 線、4Q86 線接副母運(yùn)行，待用2MAⅠ正、副母隔離開關(guān)均拉開，220 kV 母聯(lián)開關(guān)運(yùn)行，220 kV 正、副母線及母線壓變均在運(yùn)行；1 號(hào)主變220 kV 及110 kV 中性點(diǎn)接地，2 號(hào)主變220 kV 及110 kV 中性點(diǎn)接地，1 號(hào)主變有載分接開關(guān)位于9 擋位，2 號(hào)主變有載分接開關(guān)位于5 擋位。

110 kV 接線采用單母雙分段方式，其中Ⅱ、Ⅲ段母線采用硬連接，110 kV Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母線并列運(yùn)行，110 kV 1 號(hào)母分開關(guān)運(yùn)行，110 kV 2 號(hào)母分Ⅱ段母線隔離開關(guān)、110 kV 2 號(hào)母分Ⅲ段母線隔離開關(guān)合上狀態(tài)，2 號(hào)主變110 kV、1C21、1C22、1C23、1C24、1C25、1C26、1C30、1C31 線運(yùn)行，待用1C27 線冷備用、待用1C33 線檢修。

35 kV 接線采用單母分段方式，35 kVⅠ、Ⅱ段母線并列運(yùn)行，35 kV 母分開關(guān)運(yùn)行，3C22、3C25、3C26、3C27、3C29、3C31、3C32、3C34 線運(yùn)行，3C21 線熱備用，3C30 線冷備用，3C23、3C24、3C35、3C36 線運(yùn)行，3C28、3C33 運(yùn)行。

2.3 故障現(xiàn)場排查

2.3.1 主變本體

變壓器跳閘瞬間，本體呼吸器有大量氣體噴出，帶出呼吸器油杯絕緣油；本體瓦斯繼電器觀察窗充滿氣體，如圖2 所示，其他部件無異常。

圖2 1 號(hào)主變第一套保護(hù)動(dòng)作情況

2.3.2 保護(hù)動(dòng)作情況

2021 年11 月01 日14:28:42:703，1 號(hào)主變第一套保護(hù)啟動(dòng)，1 號(hào)主變第二套保護(hù)縱差保護(hù)出口動(dòng)作；

14:28:42:904，1 號(hào)主變非電量速動(dòng)油壓動(dòng)作；

14:28:42:919，1 號(hào)主變220 kV 開關(guān)分位；

14:28:42:926，1 號(hào)主變非電量總跳閘；

14:28:43:100，1 號(hào)主變本體重瓦斯跳閘；

14:28:45:301，1 號(hào)主變本體輕瓦斯告警。

圖2 與圖3 分別是故障變壓器1 號(hào)主變第一套保護(hù)動(dòng)作與第二套保護(hù)動(dòng)作的動(dòng)作情況。故障期間，220 kV 母線電壓基本不變，但有較大差流（縱差最大電流1.285Ie，大于定值0.5Ie），結(jié)合錄波圖判斷，此時(shí)高壓側(cè)電流為勵(lì)磁涌流和部分故障電流的疊加，存在較大諧波分量，三相二次諧波含量分別為53.6%、7.9%、31.5%。1 號(hào)主變第一套保護(hù)采用二次諧波制動(dòng)，滿足閉鎖條件，因此該套保護(hù)未出口；第二套保護(hù)采用波形對(duì)稱制動(dòng)，基于波形比較原理，可防止主變啟動(dòng)過程中，發(fā)生故障時(shí)因二次諧波較大導(dǎo)致的誤閉鎖，本次故障正確動(dòng)作，圖3 為后臺(tái)SOE 主變跳閘信號(hào)。

圖3 后臺(tái)SOE 主變跳閘信號(hào)

3 主變?cè)囼?yàn)情況

對(duì)1 號(hào)主變開展診斷性試驗(yàn)檢查。結(jié)果顯示油色譜、直流電阻、短路阻抗、繞組頻率響應(yīng)、絕緣電阻、變比試驗(yàn)等試驗(yàn)數(shù)據(jù)明顯異常。

油色譜試驗(yàn)：主變故障后30 min 內(nèi)油樣色譜數(shù)據(jù)無異常；2 h 后取油樣，上部油樣乙炔含量2.4 μL/L，中下部油樣色譜無異常；4 h 后取油樣，上部油樣乙炔含量達(dá)到97.6 μL/L，中部油樣乙炔含量為3.2 μL/L，下部油樣乙炔含量為2.7 μL/L，嚴(yán)重超標(biāo)。

瓦斯繼電器氣體色譜：乙炔含量大于1 797 μL/L、一氧化碳含量大于60 891 μL/L，均嚴(yán)重超標(biāo)。

絕緣電阻：低壓繞組、鐵芯、夾件絕緣電阻數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。低壓繞組對(duì)地絕緣在2 000～20 000 MΩ間擺動(dòng)，鐵芯、夾件對(duì)地絕緣均在200～1 000 MΩ擺動(dòng)。

直流電阻：低壓繞組ab、bc、ca 相直流電阻分別為5、15、15 mΩ。

短路阻抗：額定檔位下，高對(duì)低短路阻抗與銘牌值相差3.85%，中對(duì)低短路阻抗與銘牌值相差5.9%。

繞組頻率響應(yīng)：中、低壓B 相繞組頻響曲線與A、C 相相比，存在明顯偏移現(xiàn)象。

變比：高對(duì)中BC 相偏差479%，CA 相數(shù)據(jù)無法測量；高對(duì)低BC 相偏差66.9%；中對(duì)低BC 相無法測量，CA 相偏差89%。

4 故障原因分析與策略

綜合各項(xiàng)試驗(yàn)檢查數(shù)據(jù)，分析認(rèn)為故障原因：某變1 號(hào)主變?cè)趩?dòng)沖擊過程中，內(nèi)部發(fā)生放電性故障，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。進(jìn)一步通過變電站數(shù)字化技術(shù)，依托大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析和可視化等新興技術(shù)，以電網(wǎng)監(jiān)測、保電概況和搶修態(tài)勢(shì)等管理為核心，通過對(duì)保電站所、用戶點(diǎn)、線路等信息進(jìn)行三維建模，進(jìn)一步剖析故障根本原因。因第一次短接時(shí)，合閘失敗，基本可判斷異?？赡苡芍虚g繼電器引起（如果短接遙控成功則可判斷為智能終端遙控板開出的HJ 可能異常），因此判斷合閘中間重動(dòng)繼電器存在卡澀，由于檢修人員在檢查過程中曾經(jīng)有過敲擊，且開關(guān)電源進(jìn)行拉合后恢復(fù)正常，斷路器后續(xù)分合均正常。

為了防止此類故障再次發(fā)生，班組技術(shù)人員共同商討制定了如下策略：

系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)整合多項(xiàng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)保電功能相關(guān)數(shù)據(jù)資源整合、更新與共享，打造專項(xiàng)保電任務(wù)提供保供電指揮平臺(tái)。通過加強(qiáng)多模塊應(yīng)用場景的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)多圖層全景化展示、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示和故障告警、搶修信息定位，提升保電人員應(yīng)急指揮能力。

保證重要用戶的保供電任務(wù)，同時(shí)加強(qiáng)防范用戶本身用電設(shè)備的故障問題。當(dāng)用戶的某個(gè)用電設(shè)備出現(xiàn)短路故障時(shí)，即使配電網(wǎng)無故障，也會(huì)導(dǎo)致用戶斷電，造成損失。

對(duì)配電室進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如出現(xiàn)故障可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障支路，將支路切斷后可以迅速恢復(fù)其他支路的供電，而后排查故障。將配電房多維狀態(tài)感知率提升到100%，通過智能分析和自動(dòng)精準(zhǔn)控制，大幅降低人工巡檢和人工干預(yù)次數(shù)，為“無人配電房”的實(shí)現(xiàn)提供了可能。

利用保護(hù)冗余信息實(shí)時(shí)差異比對(duì)及預(yù)警技術(shù)生成預(yù)警報(bào)告，避免單套設(shè)備隱性故障引起的保護(hù)不正確動(dòng)作現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)設(shè)備隱性故障預(yù)警[4-5]。

5 進(jìn)一步工作安排

立即開展220 kV 某變電站1 號(hào)主變搶修工作，已落實(shí)更換備用主變，按照7 天時(shí)限開展搶修工作，計(jì)劃于11 月8 日前完成主變更換并復(fù)役。

組織故障主變進(jìn)行返廠解體檢查，進(jìn)一步明確故障原因和后續(xù)整改治理措施。

加強(qiáng)220 kV 某變電站2 號(hào)主變運(yùn)維巡視和狀態(tài)管控，落實(shí)各項(xiàng)防全停措施，嚴(yán)防2 號(hào)主變故障。2 號(hào)主變?cè)?jì)劃于11 月4 日開展抗短路能力不足改造更換（新主變?yōu)槿兛萍纪瓮吞?hào)產(chǎn)品），在明確本次故障原因及處置措施前，2 號(hào)主變更換工作暫時(shí)推遲。

下階段安排策略如下：

以年度計(jì)劃為基礎(chǔ)，運(yùn)檢部明確全年變電站綜合檢修現(xiàn)場踏勘、檢修平衡會(huì)計(jì)劃時(shí)間。各相關(guān)專業(yè)按照時(shí)間表提前做好項(xiàng)目圖紙、物資等前期準(zhǔn)備工作。

結(jié)合變電站綜合檢修開展的大修、技改等項(xiàng)目相關(guān)圖紙資料在變電站綜合檢修平衡會(huì)前15 天提供。

220 kV 變電站綜合檢修方案在變電站綜合檢修平衡會(huì)后10 天內(nèi)提交。220 kV 變電站綜合檢修方案在實(shí)施前2 個(gè)月完成綜合檢修方案內(nèi)審。110 kV變電站綜合檢修方案在實(shí)施前1 個(gè)月完成綜合檢修方案內(nèi)審。

結(jié)合變電站綜合檢修開展的大修、技改、技反措、隱患治理等項(xiàng)目，根據(jù)專業(yè)要求編制施工子方案，原則上需要更換裝置、設(shè)備的項(xiàng)目要求編制施工子方案。由專業(yè)負(fù)責(zé)施工子方案的審批，及現(xiàn)場驗(yàn)收工作。

在無專線供電條件的情況下，采用電纜雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為重要用戶構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)架，實(shí)現(xiàn)供電可靠性。