一起220 kV主变压器烧毁事故的分析与处理

安向勇，齐慧文，王东红2

（1.国网山西省电力公司太原供电公司，山西 太原 030012；2.国网山西省电力公司曲沃供电公司，山西 曲沃 043400）

一起220 kV主变压器烧毁事故的分析与处理

安向勇1，齐慧文1，王东红2

（1.国网山西省电力公司太原供电公司，山西 太原 030012；2.国网山西省电力公司曲沃供电公司，山西 曲沃 043400）

阐述了某220 kV主变压器（“主变”）遭受低压侧35 kV线路近区短路故障情况，通过试验分析出主变内部短路烧毁原因，提出了防止主变压器近区短路烧毁的措施，对加强主变压器运行管理、防止主变压器损坏事故具有一定指导意义。

主变压器；烧毁；试验；诊断

0 引言

2009年12月18日12 时37分，某工程公司在110 kV 142线路进行1号至51号展放OPGW光缆的施工任务时，由于搭设的封网断裂，OPGW光缆弧垂降低碰触到35 kV 352线路，造成35 kV 352线相间短路故障（距离220 kV某变电站70m)，造成220 kV某变电站35 kV 352（速断保护） 过流I段保护动作，1号主变压器双套差动保护动作，三侧断路器（201、101、301） 跳闸，1号主变压器RCS-974保护发本体轻瓦斯保护动作信号。

220 kV某变电站1号主变压器型号为SFSZ10-150000/220，2008年12月2日投运，自投运以来未承受过大电流冲击，2009年10月预试检查无异常。

1 试验检查诊断分析

1.1 主变压器油色谱试验分析

事故发生后，检修试验人员分别于14：15与20：30对主变压器本体中部提取油样进行了分析试验，试验结果同2009年10月16日的预防性试验，如表1所示。

表1 220 kV某变电站1号主变压器历次油色谱试验结果 μL/L

由表1可知，2009年12月18日前的历次油样色谱试验数据合格。2009年12月18日12：37主变压器故障后，从16：15采样试验结果看，变压器正常，但从23：30采样结果看，主变压器油色谱试验 C2H2含量达 25.37μL/L（标准为5μL/L），H2含量达 56.25μL/L（标准为 150μL/L），总烃含量达60.37μL/L（标准为150μL/L），油样试验显示，各种气体组分相对2009年10月16日及当日14：15采样试验结果的油样色谱试验数据都有显著增加（见图1）。并且乙炔大大超过了注意值，乙炔的增量已成为总烃增量的主要成分，三比值编码为102，判断该主变压器内部有电弧放电，而且放电故障已涉及到固体绝缘。而14：15采样正常的原因是由于事故发生后主变压器即停止运行，变压器内部绝缘油也处于相对静止状态，且油样采集及时，各种气体未能扩散至（溶解到）油中各个部位，因此试验结果显示正常。

图1 220 kV某变电站1号主变压器历次油色谱试验结果折射图（μL/L）

1.2 主变压器气体色谱试验分析

表2 220 kV某变电站1号主变压器瓦斯气体色谱试验结果 μL/L

从试验结果看，1号主变压器瓦斯气体色谱试验C2H2含量达3507.16μL/L，H2含量达125191.9μL/L，总烃含量达9 277.13μL/L，判断变压器发生了内部故障。

1.3 主变压器直流电阻试验分析

事故发生后，对主变压器绕组直流电阻进行了测试，其低压侧绕组直流电阻测试结果如表3所示。

表3 低压侧绕组直流电阻测试值9℃

从试验结果看，低压绕组直流电阻互差大于标准误差，线间直流电阻互差达到18.5%；而换算至相间直流电阻后，互差则达到45.5%，A相低压绕组电阻增大近一半，明显存在断股现象。

1.4 主变压器绕组变形试验分析

主变压器低压侧绕组变形试验如图2所示。

图2 主变压器低压侧绕组变形试验图

根据低压侧绕组变形图谱分析：120~140 kHz间A相与B相、C相波形趋势截然相反，三相波图不一致，同以往波图有明显变化，表明低压侧A相绕组变形严重。

1.5 主变压器绕组变比试验分析

使用自动变比测试仪测量，仪器显示“错误”，超出测量范围。后采用高、中压侧加压，低压侧量取电压的方法试验（见表4、表5）。

表4 高压/低压（分头位置9）测量数据

表5 中压/低压测量数据

从变比试验数据看，CA/ca变比偏大，低压绕组可能存在匝层间短路或断股现象。

1.6 吊罩检查

吊罩解体检查，发现B、C相所有线圈及A相高压、中压、调压线圈整体外形完整；A相低压线圈自上而下，第57—62层和50—53线饼部分内陷、绝缘纸开裂，51—53层和58—61层有两处绕组断股，第41—42、53—54、63—64层线圈纸绝缘多处开裂、绕组裸露并伴有饼间短路。但从整体来看，轴向高度没有发生变化，端圈完整、线圈上下两端的线饼没有变形损坏、线圈外表面的锁紧撑条依然完整。主变压器解体图片如图3—图10所示。

完善班组的内部建设。将班组的日常工作落实到人，班组长应当负责做好班前提示、班前检查、班中巡查、班后清理、班后交接、班后小结，并按程序及时做好自检、互检、交接检记录，填写班组工作日志。同时通过定期培训、班前教育等活动，努力提高施工人员的质量、安全意识。

图3 A相低压绕组上压板内侧有熏黑痕迹

图4 低压绕组围屏中部有熏黑痕迹

图5 A相低压绕组整体图片

图6 绕组多处绝缘纸开裂

图7 多处发生层间短路（绝缘纸变黑）

图8 约3层线饼内陷

图9 51—53层线圈断股

图10 58—61层线圈断股（有散股现象）

2 原因分析

2.1 35 kV 352线路故障是主变压器损坏的诱发原因

35 kV 352线路故障点位于352线路1号—2号杆之间，距220 kV变压器70m，线路当时依次发生单相接地、两相短路接地和三相短路接地，低压绕组承受了约12 kA的短路线电流（每相6.9 kA），绕组在电动力作用下发生绝缘损坏，从而造成内部短路和线匝断股。

2.2 主变压器抗短路能力不足是主变压器损坏的根本原因

经查变压器技术协议书要求，变压器应能承受2 s的对称短路电流，抗短路能力：高压绕组7.5 kA，中压绕组13.5 kA，低压绕组26.5 kA。本次故障只承受了95ms、12.62 kA的短路电流，所承受短路电流仅为规定短路电流的47.62%，故障持续时间95ms，电流幅值和持续时间均未超过技术协议的要求。说明该变压器在设计、制造、材质、工艺等方面存在缺陷，实际抗短路能力未达到技术要求。

2.3 生产厂家选用的材料质量存在问题

主变压器冲击后，低压绕组多次绝缘纸开裂，且开裂的绝缘纸触感发脆，说明绝缘纸质量存在问题；其次绝缘纸开裂的深层原因是由于换位导线的发散引起，解体后可以看到两处放电点换位导线散股严重，说明该厂选用的自粘换位导线存在质量问题。

3 防范措施

近年来，随着国民经济的快速发展，电网规模与容量不断增大，电网各电压等级短路电流越来越大，系统短路故障对高压电气设备特别是主变压器的冲击损害程度越来越大，而设备厂家在产品设计、选材、结构等方面存在先天性不足，入网后给系统的安全运行带来极大隐患。因此，要进一步加强设备的运行维护，强化技术监督管理，确保设备的安全稳定运行[1-2]。

a）强化变压器前期管理，优先选用通过突发短路型式试验的变压器。选用设计技术先进、运行可靠、组附件优良、厂家工装装备先进、售后服务一流的变压器生产厂家设备。

b）在主变压器低压侧加装限流电抗器，减小近区短路电流，避免近区短路对主变压器造成的冲击。

c）在主变压器低压侧加装短路电流限制器（快速熔断器）或压缩保护动作级差及时限，如遇近区短路冲击能迅速切断短路电流，从而达到保护主变压器的作用。更新保护装置，快速切除外部短路故障。

d）加强变压器负荷侧设备的绝缘水平与运行管理。应视电压等级和变压器阻抗的大小，对一定距离以内的出线提高绝缘等级，如对10 kV出线可用20 kV绝缘子，变电站低压35 kV出线电缆采用单芯绝缘电缆、低压侧出线在2 km内采用绝缘导线（或对现有裸导线进行绝缘封包），重要线路或有明确要求的线路之外，主变低压线路不应投入重合闸。

e）加强运行20年以上的变压器、薄绝缘、铝线圈变压器、单台变的油色谱跟踪检测，对运行年久、温升过高或长期过载的变压器进行油中糠醛含量测定，以确定绝缘老化的程度，必要时可取纸样做聚合度测量，进行绝缘老化鉴定。争取早发现问题，早处理。

f）加强变电站周围工程施工管理，对跨线施工必须做到万无一失。

［1］ 尹克宁.电力工程［M］.北京：水利电力出版社，1987.

［2］ 王世阁，钟洪璧.电力变压器故障分析与技术改进［M］.北京：中国电力出版社，2004.

Analysis and Treatment of a Burnout Accident of 220 kV Main Transformer

AN Xiang-yong1，QIHui-wen1，WANG Dong-hong2
（1.State Grid Shanxi Econom ic and Technical Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China；2.State Grid Qvwo Power Supp ly Com pany，Qvwo，Shanxi 043400，China）

Thispaper describes that low voltage sideof220 kV transformer suffered a short-circuit fault.Through experiments，the reasonswasanalysed andmeasureswere put forward to preventburnoutcaused by short-circuit，which isofsignificance for strengthening theoperationmanagementof transformerand preventing the similardamage.

main transformer；burnout；test；diagnosis

TM43

B

1671-0320（2014）05-0038-04

2014-07-20，

2014-08-10

安向勇（1975-），男，山西临汾人，1996年毕业于华北电力大学通信专业，高级工程师，从事电网工程规划评审工作；

齐慧文（1975-），男，山西清徐人，1998年毕业于华北电力大学计算机及应用专业，工程师，从事电网工程规划评审工作；

王东红（1963-），男，山西翼城人，1982年毕业于山西省电力学校电气专业，工程师，从事电网运行管理工作。