一起因雷擊導致變壓器停運的分析

李 源，馮 藩

(四川省電力公司綿陽電力設備檢修試驗所，四川 綿陽 621000)

0 引言

隨著國網(wǎng)公司狀態(tài)檢修工作的開展，對設備的缺陷情況正確把握，有針對性的指導檢修工作，這對試驗數(shù)據(jù)的分析有著越來越高的要求，特別是通過對各類試驗數(shù)據(jù)的綜合分析，確定設備具體缺陷部位，以提高檢修工作效率，減少停電時間，減小檢修工作量有重大意義。本案例在變壓器遭受雷擊后，通過對數(shù)據(jù)對比分析確定故障部位，制定有針對性的檢修方案，指導檢修工作開展，最終圓滿完成檢修任務，希望通過此案例分析，能給以借鑒的經(jīng)驗。

1 故障實例

1.1 設備情況簡介

某局某站I號主變壓器，型號為SFZ 7－40000/110，結線組別為YNd11，1993年投入運行，該變壓器投運以來運行狀況良好，歷年停電測試數(shù)據(jù)正常，直到2010年8月一次雷擊造成對側變電站線路保護距離I段經(jīng)20 ms動作跳閘，該變壓器重瓦斯在線路故障后167 ms動作，發(fā)生主變壓器跳閘，當日該變壓器處于中性點不接地運行狀態(tài)，雷擊后線路C相避雷器動作，中性點避雷器未動作，本體瓦斯繼電器內無氣體。

1.2 現(xiàn)場試驗

2010年8月在1號主變壓器發(fā)生跳閘后對變壓器進行了較全面的試驗:變壓器本體介損、本體絕緣電阻、鐵心絕緣電阻、變壓器高、低壓側繞組直流電阻、變壓器變比、低壓空載損耗、繞組變形試驗、油色譜分析，同時對主變壓器中性點避雷器也進行了測試。電氣試驗從數(shù)據(jù)上比較，未發(fā)現(xiàn)與歷年數(shù)據(jù)有大的差別，均在規(guī)程規(guī)定范圍內，油色譜分析發(fā)現(xiàn)該變壓器在雷擊后乙炔增長，說明其存在放電，具體缺陷在何部位，一時不清，相關測試數(shù)據(jù)見表1至表8。

表1 變壓器介損、絕緣電阻兩年測試數(shù)據(jù)對比

表2 變壓器高壓側兩年測試數(shù)據(jù)換算到20℃對比

表3 變壓器低壓側兩年測試數(shù)據(jù)換算到20℃對比

表4 變壓器變比測試

表5 變壓器低壓空損測試

表6 1號主變壓器相關系數(shù)分析結果

表7 1號主變壓器中性點避雷器測試數(shù)據(jù)

表8 變壓器歷次色譜數(shù)據(jù)

1.3 數(shù)據(jù)判斷

在表1至表6數(shù)據(jù)中可看到，歷史數(shù)據(jù)與本次數(shù)據(jù)比較，變壓器本體介損、本體絕緣電阻、鐵心絕緣電阻、變壓器高、低壓側繞組直流電阻無明顯變化，變壓器變比、低壓空載損耗數(shù)據(jù)符合要求，繞組變形試驗表明三相繞組間波形一致性較好，相關系數(shù)低頻段大于1，表明無匝間、餅間異常，中、高頻段無扭曲、鼓包、位移等變形特征，結合本體介損試驗，應認為繞組無明顯變形，說明變壓器主絕緣、主繞組匝間、層間、鐵芯片間等均正常。表7說明變壓器中性點避雷器測試數(shù)據(jù)與歷史無較大變化，該避雷器合格。從表8變壓器本體油色譜分析來看，變壓器內部應當出現(xiàn)過故障，由于之前色譜數(shù)據(jù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以確認乙炔明顯增長與該次跳閘有關，同時甲烷、乙烯、氫增長顯著，乙烷、一氧化碳、二氧化碳略有增加，通過三比值計算，編碼為102，如表9。

表9 變壓器跳閘后本體色譜分析三比值編碼

根據(jù)編碼查找《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》說明內部有低能量放電，導則指出可能存在如下情況。

①引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電;②分接抽頭引線和油隙閃絡;③不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電。

色譜導則只能說明變壓器內部出現(xiàn)過放電情況，還需要通過對故障分析來查找放電部位。

圖1 1號主變壓器高壓繞組頻率響應特征曲線

圖2 1號主變壓器低壓繞組頻率響應特征曲線

1.4 故障分析

由于2008年對變壓器進行過吊罩檢查，其內部結構良好，懸浮部件或間隙不足可能性較小，但也無法排除以上三疑點。

根據(jù)雷電波入侵變壓器作用特點來看，變壓器對于雷電波可以看成一組電容串并聯(lián)回路，由于該變壓器雷擊時運行方式中性點不接地，當雷電波經(jīng)線路避雷器消波，再從變壓器110 kV C相進入后，此時中性點相當于開路，造成中性點部位電位升高，其值可達2U0以上，中性點避雷器當時未動作，而測試數(shù)據(jù)表明避雷器處于正常狀態(tài)，如果無其他因素影響，應當動作。因此應考慮變壓器尾部承受較高雷電壓時，由于內部結構原因，如有尖端部位、間隙小的地方會造成放電。

由于電氣試驗沒有發(fā)現(xiàn)絕緣方面的缺陷，可以確定在雷擊放電后，變壓器絕緣破壞點出現(xiàn)自行恢復，其放電點與地之間有一定絕緣距離，且在工作中電壓較低時，無足夠能量實現(xiàn)持續(xù)放電，這從電氣試驗數(shù)據(jù)來看，造成變壓器擊穿后對主絕緣、繞組及引線無損壞的現(xiàn)象。

從上次檢修資料看，變壓器中性點引出線與鐵軛距離較近，存在放電可能性，另外中性點引出線與大蓋間可能存在距離較近的點，也存在放電可能性。

基于以上分析，該變壓器在中性點尾部存在擊穿可能性很大，該擊穿點不能承受雷擊時的過電壓，因此檢修工作重點應檢查中性點引出線與鐵軛部位以及中性點引出線與大蓋之間部位。該變壓器大蓋在中性點有載開關部位有一人孔口，對以上提到的兩檢查部位從人孔進入后可以進行排查，于是制定對該變壓器放油，從人孔口進入檢查重點部位的方案，而將吊罩檢查作為后選方案。

1.5 進入檢查

當從人孔口進入變壓器后，首先檢查了中性點引出線與鐵軛部位，未發(fā)現(xiàn)放電痕跡，當對更高位置的中性點引出線與大蓋檢查時發(fā)現(xiàn)引線彎曲處略微有點發(fā)黑，該位置位于中性點升高座內，中性點引線在此有較大的彎曲，使引線基本接觸升高座內壁，于是立即從中性點套管處打開，順利發(fā)現(xiàn)放電位置，并看到了放電情況，雷擊造成中性點引線與升高座內壁放電，升高座內壁形成焊點狀的放電痕跡，導線上也形成一個焊點，于是對被損壞處進行處理，重新包扎引線絕緣后，對該變壓器進行油處理，經(jīng)電氣、色譜分析試驗合格后，于2010年8月順利投入運行，經(jīng)過一段時間本體油色譜跟蹤，未發(fā)現(xiàn)變壓器異常，證明處理位置正確，應視為缺陷已消除。

1.6 故障現(xiàn)象原因分析

從檢查后情況可知，由于雷擊放電發(fā)生在尾部，且由于引線靠殼過近，幾乎碰在大蓋上，造成中性點避雷器還未動作時，變壓器尾部已發(fā)生放電，由于該點運行電壓低，放電后絕緣油恢復絕緣強度，無法出現(xiàn)持續(xù)放電，造成變壓器主絕緣恢復，又因為對引線損壞很小，所以直阻測試無法發(fā)現(xiàn)缺陷。

由于發(fā)生放電部位在中性點升高座內，其位置高于變壓器大蓋油箱，放電時在變壓器內產生的氣體上升至升高座高點，升高座內的油向變壓器本體擠壓，使變壓器內部壓力增大，壓力經(jīng)油傳到瓦斯繼電器，引起動作，從而發(fā)生跳閘。又因為放電能量未產生超過升高座容積的氣量，所以產生的氣體未能到達瓦斯繼電器，而是停留在升高座內，這解釋了瓦斯繼電器無氣體的原因。如果在最初分析時能從瓦斯繼電器中無氣體情況來分析，其判斷缺陷位置的準確性將會更高些。

2 結語

從本次故障的判斷可以總結一些經(jīng)驗，以便提供借鑒。

(1)不論數(shù)據(jù)合格與否，應結合發(fā)現(xiàn)的所有信息從多個方面去分析，若停留在一個單一方面，將很難給出準確判斷。

(2)充分考慮出現(xiàn)的多種信息，就能較準確地判斷缺陷位置，提出有針對性的方案，節(jié)約檢修成本、檢修時間，提高檢修效率，保障供電。

因此，電力設備缺陷分析，應重視各種信息收集，從多方面聯(lián)合考慮，這樣才能為后期檢修工作提供有針對性和有效性的方案，從而降低檢修成本。

［1］GB/T 7252－2001，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則［S］.

［2］武漢水利電力學院.過電壓及保護［M］.北京:中國水利電力出版社，1977.

［3］DL/T 911－2004，電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法［S］.