干式接地變壓器的故障分析

王國亮，呂樂，胡偉，劉崢，秦曠，李俊華，王玨，王哲，程海濤，邱軍亮

(1.國網鄭州供電公司，河南 鄭州 450052；2.國網洛陽供電公司，河南 洛陽 471000；3.國網河南技培中心，河南 鄭州 450001)

1 引言

隨著干式變壓器技術、工藝、制造的不斷升級，以其優異的防火性能、無污染、免維護、耐熱性能高、抗短路能力強、安全可靠和運行維護方便等優點，在我國已經被廣泛應用，干式變壓器已成為我國配電變壓器應用中的主體。

2 事故經過

2020年4月24日19點55分，某110kV變電站報:交流異常，火災報警，現場檢查發現，10kV系統1號、2號接地變限時電流速斷動作相繼跳閘，1號故障電流158.5A，2號故障電流109.24A，全站交流電源失去，火災告警動作，接地變室處有濃煙，立即啟用外來電源，恢復全站交流供電，開啟風機排煙，將1號、2號接地變解除備用，做安全措施。跳閘動作報文如圖1、圖2所示。

圖1 1號接地變跳閘報文

圖2 2號接地變跳閘報文

3 原因分析

3.1 外觀檢查

1號接地變高壓側A相繞組首先發熱，發生匝間短路跳閘，弧光造成A相與中性線燒斷，更大的弧光飛濺至相鄰的2號接地變，(中間用鋼網隔開)將高壓側中性線燒斷也跳閘了。1號接地變A相繞組燒壞如圖3所示，2號接地變中性點線燒斷如圖4所示。

圖3 1號接地變A相繞組燒壞

圖4 2號接地變中性點線燒斷

3.2 絕緣分析

1號接地變高壓側A相繞組發生匝間短路，產生的巨大電流，弧光波及BC兩相引線，接頭也有灼傷，所以三相故障電流較大，瞬間釋放的熱量使周圍物質氣化，高溫高壓造成絕緣薄弱處燒壞，低壓側三相繞組引線、絕緣正常，整體情況如圖5所示，接地變矢量圖如圖6所示。

圖5 1號接地變繞組整體

圖6 ZNyn11接地變矢量圖

從相量圖看出，正常運行時，半個繞組承受的不是0.5倍相電壓，而是1/√3倍相電壓。同樣材料下，容量只有普通接線變壓器的0.877倍，系統電壓波動，出現零序電壓時，半個繞組的電勢與1/2零序電勢疊加，導致匝間耐受比普通接線變壓器更高的電壓，因此Z接線變壓器對材料絕緣要求更高。

3.3 錄波和結構分析

調取故障錄波，從波形看出，當時UA相電壓發生了畸變，如圖7所示。10kV線路系統用戶有冶煉設備，配備有大功率變頻器，這些設備產生大量的諧波電流反饋給變電站，加速變壓器發熱和絕緣老化。由于Z型接地變結構特殊性，高壓繞組分為內外兩個繞組分布，引出端子與外層繞組間電場強度高，絕緣較為薄弱，需要加強絕緣厚度。正常運行時高壓內引出線，與外繞組端部間的電壓差為相電壓，繞組絕緣厚度不滿足要求的樹脂絕緣容易劣化擊穿，高壓繞組結構如圖8所示。

圖7 UA相電壓發生了畸變

圖8 高壓繞組結構

3.4 繞組散熱問題

繞組各匝間的樹脂絕緣散熱有限，室內空氣流動性散熱差，無通風電機，增加配電室的通風效果，降低環境溫度，以便于變壓器的散熱。檢修時用吸塵器徹底清掃變壓器繞組、鐵心上的積灰，有利于變壓器散熱。檢查或者更換變壓器冷卻裝置，通過溫控儀自動控制橫流風機來給繞組、鐵心散熱。

4 結論

1號接地變高壓側繞組絕緣不滿足要求，A相繞組首先發生匝間短路跳閘，短路弧光飛濺至相鄰的2號接地變，將高壓側中性線燒斷跳閘。增加高壓側繞組絕緣厚度，在1號接地變與2號接地變間加裝隔斷，用絕緣板或鋼板隔開，防止一臺接地變故障時波及相鄰接地變運行。加強系統諧波治理，防止系統設備損壞。