一例主變保護動作的事故原因分析

陳雅靜

【摘 要】近期，某35千伏變電站1號主變跳閘，比率制動式縱差、差流速斷、重瓦斯保護動作?？h級供電企業的35千伏變電站有著許多的大容量主變，但有些主變質量存在一些問題，如內部質量不過關，結構設計不合理，此外也有運行單位運行管理不到位等許多原因，導致主變的運行壽命縮短，本文通過一主變的故障的處理，為部分主變生產廠家和運行維護單位提供了參考范例。

【關鍵詞】一例主變 事故 原因分析

1 事故前35千伏1號主變情況及運行方式

某35千伏變電站1號主變型號SZ7-5000，山東某變壓器廠生產，1993年7月生產，1994年3月14日投運。2009年3月11日由其它35千伏站調撥至此站1號主變間隔。35千伏288線帶35千伏母線，1號主變、2號主變，10千伏母線解列運行。

2 故障現象及處理情況

2.1 現場檢查情況

經巡視人員確認：1號主變跳閘，比率制動式縱差、差流速斷、重瓦斯保護動作，主變兩側斷路器跳閘；裝置保護信號35千伏母線接地，電容器低電壓動作分閘。巡視檢查發現10千伏母線無異常，10千伏出線無保護信號、無斷路器變位，設備無搭掛雜物及放電痕跡。

2.2 故障處理情況

14時38分，巡視人員匯報調控分中心后，依次拉開451、452、453斷路器，1號主變401斷路器由熱備用狀態轉為冷備用狀態。14時50分調控分中心令退出1號主變跳10千伏分段壓板。14時55分調控分中心令合上400分段斷路器。14時59分調控分中心下令依次合上451、452、453斷路器。15時10分調控分中心下令將1號主變303斷路器轉為冷備用。15時16分，1號主變轉為檢修狀態。16時50分，轉為冷備用狀態。

2.3 故障主變試驗結果及分析

經過對主變本體油樣進行油色譜分析后，并對1號主變進行直流電阻、整體介損及電容量、絕緣電阻試驗。因主變高壓側無中性點，頻響法繞組變形試驗無法進行。

絕緣電阻測試數據：高對地、低對地、高對低均大于10000兆歐。

取瓦斯繼電器中殘留氣體點燃，發現有藍色火焰，并有氣體點燃時的“撲撲”聲。初步判斷主變內部有可燃性氣體產生。

油色譜報告顯示油色譜分析乙炔超標（301.47，標準<5），H2超標（164.52，標準<150），總烴超標（427.2，標準<150）。

從以上電氣試驗數據可見，故障前后主變高壓側、低壓側直流電阻、整體介損及電容量、絕緣電阻均無明顯變化；油色譜分析數據顯示故障后主變本體絕緣油氫氣、乙炔、總烴較2014年數據均有大幅增長且超出規程規定注意值，經計算三比值法編碼為（2，0，2），對應故障類型為“低能放電”，可能的故障原因為“引線對電位未固定的部件之間連續火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡，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”（分析依據為《DL/T 722-2000 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》）。具體故障原因有待對變壓器進行解體檢查后進一步確定。

3 主變解體兩次檢查結果

第一次解體發現存在的問題：（1）高壓C相繞組向右傾斜、部分墊塊松動。（2）高壓C相繞組上、下夾件均有裝配后焊接痕跡，且焊接工藝粗糙、焊接部位未涂刷防銹漆。（3）高壓C相繞組上方壓盤上有燒熔的金屬熔渣。

第二次現場再勘查發現的問題：（1）C相高壓繞組內側第12-13匝間有短路燒傷痕跡，短路點導線絕緣包扎紙碳化發黑，導線輕微燒熔。（2）C相高壓繞組外側上方第1匝1-3層（內側短路點對面）有放電燒傷痕跡，導線輕微燒熔。（3）B相高壓繞組外側上方第1匝（C相高壓繞組外側短路點對面）有放電燒傷痕跡，導線部分燒熔。（4）B、C相高壓繞組間絕緣隔板高度不夠。（5）低壓繞組未發現異常。

綜合以上初步判定為因廠家制造工藝不良、品控不嚴、主變存在質量缺陷，導致主變承受過電壓沖擊時，繞組內部可能發生匝間或相間放電，造成繞組燒損，C相高壓線包輕度扭曲變形及墊塊松動。從高壓線包扭曲程度判斷，基本排除因低壓側短路而造成的大電流沖擊，與現場一次設備檢查結果及SOE記錄相符。

4 故障原因分析及防范措施

4.1 故障原因分析

經查閱記錄，該主變跳閘時10千伏出線運行正常，無保護動作信號，低壓側一次設備現場巡視無異常。結合故障主變歷次試驗數據及兩次解體檢查情況，分析故障原因如下：

（1）變壓器制造工藝不良。制造廠在變壓器鐵芯、繞組、夾件裝配完成后，嚴重違反工藝規程，再次對上、下夾件進行焊接操作。焊接過程中，飛濺的焊渣可能進入并殘留在繞組匝間，為日后變壓器的安全運行埋下了隱患。

（2）運行過程中外部短路沖擊使繞組內部匝間絕緣薄弱點逐步劣化直至擊穿放電。該變壓器自投運以來，運行接近二十年，屬于老舊變壓器，多年運行中經受各類過電壓、35千伏系統接地引起正常相電壓升高至線電壓、出線短路電流沖擊等不良工況，特別是35千伏變電站35千伏母線接有35千伏專線（制活性炭），廠內主要為煅燒爐、焙燒爐、石墨化爐等沖擊性負荷，這些設備工作過程中極易產生高次諧波，引起電壓畸變。在上述因素的共同作用下，殘留金屬雜質的繞組部位絕緣水平不斷降低、劣化，直至發生短路放電。

（3）B、C相間絕緣隔板高度不夠。當高壓C相繞組上部發生匝間短路時，未能有效隔離相間電弧通道，造成高壓C相繞組短路點對相鄰的B相繞組起弧放電，造成高壓B相繞組導線燒傷，同時相間短路引起主變差動保護動作跳閘。

（4）從解體發現的3處短路點放電燒傷程度來看，導線均未燒斷（燒傷面積小于50%），因此故障后直流電阻測試未能發現異常，同時C相高壓繞組變形程度輕微，所以整體電容量也未發生明顯變化。從故障三處短路點放電燒傷情況來看，也與絕緣油“三比值法”得出的“低能放電”結論相符。

（5）歷年來運行過程中發生外部短路沖擊后，運維單位未能及時采取縮短試驗周期、增加診斷性試驗項目、縮短油色譜分析周期，對歷年來試驗數據的變化趨勢不敏感，也是造成本次主變突發故障的原因之一。

4.2 防范措施

（1）根據運行工況，適當縮短老舊主變壓器試驗周期，特別是發生外部短路沖擊后，應及時開展油色譜分析，并與歷次數據進行對比分析，發現氣體組分有異常增長趨勢時，應及時停電進行診斷性電氣試驗。

（2）強化變壓器運行環境治理，按規程規定開展變電站進出線的巡視檢查工作，及時消除線路缺陷和隱患，減少線路故障特別是近區短路對變壓器的沖擊。

（3）針對帶有煉鋼廠、電鐵等諧波源用戶的變電站，定期開展諧波測試，加強用戶諧波治理，降低諧振過電壓對設備的危害。