一起110 kV變壓器重瓦斯保護動作事故分析及處理

蔣曉燕

（甘肅電投九甸峽水電開發有限責任公司，甘肅 臨洮 730500）

一起110 kV變壓器重瓦斯保護動作事故分析及處理

蔣曉燕

（甘肅電投九甸峽水電開發有限責任公司，甘肅 臨洮 730500）

瓦斯保護作為變壓器的主保護,能有效反映變壓器的內部故障。以一起110 kV變壓器重瓦斯保護動作事故為例,介紹事故發生經過,采用試驗、檢測、檢查等方法進行綜合分析判斷,查明事故原因,提出處理方案和改進措施,避免同類事故在現場再次發生。

變壓器；套管；重瓦斯；事故

1 概述

某水電廠2臺10 MW的水輪發電機組采用擴大單元接線，主變是型號為SF11-25000/121無載調壓變壓器，接線組別為：YNd11。主變高壓側和出線開關采用GIS設備，為110 kV單出線。電站于2014年3月投產。

2 故障經過

2015年10月12日電站2臺機組均停機，變壓器空載運行。下午天氣轉陰，伴有雷電。17:07:24，電站上位機監控報文“主變保護動作”、“主變壓器高壓側開關跳閘”、“主變壓器低壓側開關跳閘”；主變保護裝置報文：“本體重瓦斯動作”、“本體輕瓦斯告警”、“壓力釋放動作”。值班人員現場檢查，發現變壓器頂部噴油、地面有油污，變壓器高壓側避雷器C相動作一次。

3 檢查試驗及分析

3.1 變壓器本體檢查及試驗

經檢查，發現變壓器高壓側A、B相套管壓力表顯示正常，C相套管壓力表顯示為滿偏，測試變壓器絕緣電阻，結果見表1變壓器絕緣電阻測試記錄。變壓器的高、低壓側直流電阻測試合格。

表1 變壓器絕緣電阻測試記錄

3.2 絕緣油檢驗

為進一步分析查找故障點，對變壓器油進行簡化分析發現，其擊穿電壓為30.6 kV，不滿足規范中≥35 kV的要求；同時，對變壓器本體及三相套管的絕緣油進行色譜分析（表2）。

3.3 故障點分析確定及處理

由于變壓器高壓繞組對地的絕緣電阻為0，而高壓繞組對低壓繞組和鐵心夾件絕緣電阻合格，且高、低壓繞組的直阻及低壓繞組的絕緣電阻等其他試驗數據合格，可判斷故障點在高壓繞組的引線及套管位置；通過進一步對比分析表2中的數據，基本能確定故障點在高壓側C相套管及引線位置。

根據以上試驗結果，經過初步分析判斷后，在廠家的指導下，打開C相套管進人孔進行檢查，發現C相套管連接套筒對升高座有放電痕跡。為進一步確定故障范圍，將變壓器C相GIS三通分解后拆出C相套管（見下頁圖1），發現套管連接套筒與瓷件之間的密封已破裂擠出，且該位置有明顯的放電痕跡。

根據DL/T 596-1996《電力設備預防性試驗規程》中相關要求對變壓器本體進行相關試驗，確定變壓器本體無故障后，更換套管，將C相GIS三通回裝，完成抽真空注油、熱油循環、靜置48 h等一些列工序后，重新進行SF6氣體微水測試、油中溶解氣體色譜分析、絕緣電阻、直流電阻、繞組連同套管的介質損耗等試驗，并通過了高壓側中性點對地對低壓繞組76 kV 60 s的交流耐壓試驗。檢修后的變壓器進行了零起升壓試驗正常和沖擊試驗后，投運正常。變壓器運行72 h后，取油樣進行色譜分析，數據合格。

表2 故障后變壓器及三相套管油中氣體組分含量

圖1

4 套管絕緣擊穿的原因分析及防范措施

由于變壓器高壓側采用油-FS6油紙電容式套管與GIS直接相連，套管更換費時、費力、費錢，為了避免同類故障再次發生，進一步分析C相套管絕緣擊穿的原因并采取防范措施。

4.1 變壓器高壓側避雷器動作情況及接地電阻檢查測試

由于故障發生時為雷電天氣，對變壓器高壓側避雷器及接地電阻進行檢查測試。具體情況如下：

（1）從變壓器高壓側一次接線圖（圖2）看出，變壓器、GIS設備、110 kV電纜及出線均裝有避雷器，滿足相關設計規范要求。經檢查，發現變壓器高壓側避雷器C相動作一次；GIS開關外側靠近電纜側的避雷器未動作。由于GIS內部避雷器安裝投運后受安全距離影響，在現場無法進行預試檢查，故未進行檢查試驗。

（2）由于出線0號桿上的避雷器沒有放電計數器，對其進行試驗檢查，發現C、B相避雷器不合格。

（3）110 kV電纜護層保護接地箱中過電壓保護器燒損嚴重（圖3）。

圖2

圖3

（4）110 kV電纜護層回流線在0號桿塔附近被截斷。

（5）由于該電站處于多巖石山地地區，土壤電阻率較高，對電站的土壤電阻率和接地電阻進行復測，結果如下：接地電阻約為0.77 Ω，土壤電阻率約為3 000 Ω·m，部分地區超過了5 000 Ω·m。

4.2 C相套管絕緣擊穿的原因分析

根據以上檢查結果可以得出：雷電發生時，由于0號出線桿塔的避雷器故障，使得雷電過電壓行波通過110 kV C相線路沿電纜進入GIS設備，在變壓器高壓側C相避雷器動作對地放電。正常情況下，該避雷器動作時的殘壓小于260 kV，而套管的雷電沖擊耐受電壓為550 kV（全波），避雷器動作時的殘壓不足以引起套管絕緣擊穿。因此，分析套管絕緣擊穿的原因是套管自身缺陷使得絕緣強度降低，同時避雷器動作時接地電阻偏大使其在動作時殘壓較高，在避雷器擊穿瞬間最靠近避雷器的變壓器高壓側套管不能承受該電壓，從而導致套管絕緣擊穿。

此外，110 kV電纜護層保護接地箱中過電壓保護器燒損便可證明110 kV電纜承受了過電壓。由于電纜護層回流線被截斷，導致在電纜過電壓瞬間，護層感應電壓較高而將過電壓保護器燒損。

4.3 防范措施

為避免同類故障再次發生，提出了以下防范措施：

（1）110 kV0號出線桿塔更換合格的避雷器，并加裝放電計數器，以方便運行和維護人員記錄避雷器動作次數。

（2）針對安裝在全封閉金屬電氣內部避雷器不能進行預防性試驗的問題，進一步探討能否采用在線測試的試驗方法。

（3）按照設計要求，恢復110 kV電纜護層回流接線，使其兩端可靠連接。

（4）油-FS6油紙電容式套管有一壓力報警裝置，可輸出壓力過高或過低信號。將該信號接至電站計算機監控系統，以便值班人員及時發現套管故障。

5 結束語

GIS設備占地面積小、元件密封不受環境干擾、運行費用低，從而在近年來廣泛使用，但依然存在故障停電范圍廣、修復時間長、查找故障困難的缺陷。此次事故是一起較典型的主變與GIS的連接套管故障導致變壓器重瓦斯保護動作后故障查找分析及處理的事例，有很好的借鑒作用。同時，通過此次事故分析，反映出電站主輔設備的采購和安裝質量，以及防雷保護及接地網設計，直接影響到電站設備的安全運行，電站應該高度重視。

[1]DL/T596-1996電力設備預防性試驗規程[S].

[2]畢 杰.110 kV變壓器高壓套管事故分析[J].變壓器，2002（03）.

TM407

B

1672-5387（2017）01-0052-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.016

2016-07-14

蔣曉燕（1974-），女，工程師，從事水電廠電氣設備檢修與維護工作。