隔離變壓器B相繞組絕緣擊穿原因分析與處理

董錦川

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

1 電站概況

基里隆III水電站位于柬埔寨王國西南部國公省，是國網新源國際投資公司以BOT方式在柬埔寨開發的水電項目。在中柬兩國政府有關部門及公司上級單位的支持下，2004年公司開始進行項目前期工作，2008年2月6日，公司與柬埔寨政府及柬埔寨電力公司簽訂了以BOT方式開發基里隆III水電站的有關協議。基里隆III水電站工程于2009年3月5日正式開工，2009年12月20日實現截流，2011年7月4日完成下閘蓄水，2012年4月12日完成首臺機組72h試運行，2012年4月22日完成第2臺機組72h試運行。

電站裝有兩臺單機9MW的混流式水輪機組，總裝機容量18MW，多年平均發電量7855萬kW·h，通過建設一條總長32km、電壓等級115kV出線至基里隆I水電站，并通過基里隆I水電站至金邊的輸電線路向金邊電網供電。樞紐工程由河床土工膜斜墻堆渣壩、右岸壩肩漿砌石重力壩、右岸開敞式溢洪道以及右岸引水系統、發電廠房和左岸生態流量引水建筑物等組成。大壩正常蓄水位331.5m高程，相應庫容3463萬m3，有效庫容3111萬m3；校核洪水位334.13m；額定水頭268m。

2 事件經過

2017年12月15 日18：31，基里隆III電站監控系統報：發電機保護動作停機，3號機組電氣事故停機（流程自啟動）；發電機保護動作停機，4號機組電氣事故停機（流程自啟動）。18：31：21監控系統報：電氣過速150%啟動，4號機組緊急停機操作（流程自啟動）；機械過速140%啟動，3號機組緊急停機操作（流程自啟動）。18：37：46監控系統顯示4號機組緊急停機操作成功（流程自啟動），18：39：04監控系統顯示3號機組緊急停機操作成功（流程自啟動）。

機組保護盤檢查發現3、4號機組定子接地保護動作，廠用變保護盤檢查發現壩上64Tr隔離變過流保護三段動作，壩上隔離變F13開關跳閘，同時發現400V母線室內有異味。檢查發現壩上64Tr隔離變B相有燒損現象，通知運維班組將F13開關拉至試驗分位，對壩上64Tr隔離變進行進一步檢查分析。

2017年12月16 日，對壩上64Tr隔離變進行檢查，外觀檢查發現低壓側B相繞組上端有部分絕緣燒損情況，隔離變測溫二次接線部分燒損，變壓器母線套管未發現明顯異常（圖1）。對壩上64Tr隔離變進行直流電阻測量、絕緣電阻測量，測量結果均不合格。初步判斷為變壓器B相繞組絕緣薄弱部位與B相繞組支撐架之間放電，引起接地故障。

3 處理過程

（1）跟蹤監視3號、4號機組停機過程。

（2）查看機組保護盤柜及主變保護盤柜保護動作情況。

（3）將3號、4號機組停機情況匯報調度。

（4）對主變低壓側及6.3kV母線進行檢查。

（5）將壩上隔離變開關F13由工作分位拉至試驗分位。

（6）對開關站設備進行檢查無異常。

（7）對3號、4號機組水車室頂蓋螺絲、連桿、拐臂等部位進行檢查，檢查結果無異常。

（8）做好壩上64Tr隔離變檢查的安全措施。

（9）對壩上64Tr隔離變進行直流電阻測量、絕緣電阻測量，測量結果均不合格。

（10）對3號、4號機組轉子磁極軟連接、磁極擋板、磁極線圈進行檢查，未發現異常，定子繞組端部等檢查，檢查結果無異常。

（11）對3號、4號機組定轉子進行絕緣測量，測量結果均正常。

（12）因壩上隔離變故障從而造成壩上設備無法正常運行，為防止壩上蓄電池出現過放情況，將壩上蓄電池系統進行解環。

（13）因現場無備用隔離變，目前壩上64Tr隔離變暫不能投入運行。安排特急采購計劃，在國內進行相關類型的變壓器采購工作。

圖1 燒損的隔離變壓器

4 原因分析

（1）事發當天室外天氣晴，廠房室內溫度28.5℃，日間巡檢時壩上隔離變溫度40.8℃，無雷擊、線路接地等情況引起壩上隔離變過負荷運行。經統計壩上隔離變滿負荷大約為235A左右，其中壩上啟閉機、天車電機等設備228.71A，其他負荷為壩上蓄電池系統浮充電、壩上工業電視攝像頭電源。故障發生時啟閉機電機、天車電機等設備均未運行，故不存在過負荷運行情況。

（2）故障前115kV系統電壓為115kV；6.3kV母線電壓為5.89kV；廠用400V電壓為372V。

（3）現場檢查變壓器外觀及內部未發現有金屬異物、雜物、小動物等情況，排除因異物造成變壓器接地故障的發生。

（4）2017年年初，基里隆III電站進行檢修時曾對壩上隔離變進行直流電阻、絕緣電阻測量工作，測量結果合格。

（5）故障發生時，室內溫度28.5℃，濕度48%，根據現場環境溫濕度判斷不是因潮濕造成隔離變壓器接地。

（6）分析該隔離變在工藝制造時，工藝質量不良，經長時間運行使線圈絕緣性能降低，從而導致變壓器B相繞組絕緣薄弱部位與B相繞組支撐架之間放電，引起接地故障。

5 暴露問題

隔離變在制造時工藝質量不良，造成B相繞組內部絕緣存在薄弱部位，長時間運行導致繞組絕緣性能降低，線圈內部擊穿放電。

6 防止對策

為預防和控制同類缺陷再次發生而采取的技術措施、管理措施，以及舉一反三的排查和防控措施等見表1。

表1

7 結束語

本文針對柬埔寨王國基里隆III水電站隔離變壓器由于制造工藝質量不良，經長時間運行使線圈絕緣性能降低，從而導致變壓器B相繞組絕緣薄弱部位與B相繞組支撐架之間放電，造成接地的故障，進行認真分析及相應的檢查處理過程進行了介紹。可以看出，原因是隔離變壓器B相繞組內部絕緣存在薄弱部位，長時間運行導致繞組絕緣性能降低，線圈內部擊穿放電，導致3、4號機組定子接地保護動作，兩臺機組相繼事故停機。針對此問題該電站立即采取臨時措施盡早恢復了機組的運行，同時，與相關廠家技術人員研究更換了新隔離變壓器，通過近一段時間的運行情況看，取得了比較滿意的效果。