一起变压器事故的原因分析及建议

廖贵泽,王贵山,刘金

(中国南方电网超高压输电公司 柳州局，广西　柳州　545006)



一起变压器事故的原因分析及建议

廖贵泽,王贵山,刘金

(中国南方电网超高压输电公司 柳州局，广西柳州545006)

对一起变压器事故的原因进行了分析，并对该变压器的检修方案、该变压器运行单位、变压器制造厂商、变压器运行试验单位、变电站规划设计单位提出了建议。

变压器；事故；抗短路能力；建议

1　引言

2　故障情况简述

2012年5月29日，某500kV变电站按全方式正常运行。事故前变电站周围为雷雨天气，站内无任何操作和线路跳闸。21时33分11秒 830毫秒，与500kV变电站通过近距离(800m)220kV线路连接的某电厂启动变压器发生C相接地故障,故障持续50ms,通过变压器220kV侧穿越电流峰值为14.4kA，在区外故障切除后10ms，该变压器C相本体发生故障，该变压器电气量差动保护、油压继电器、压力释放、轻瓦斯、重瓦斯相继动作,及时切除故障。

3　故障后的检查情况

3.1试验检查情况

对历年的预防性试验结果进行比对分析未发现有数据不合格和增产异常情况，变压器除有轻微渗油外运行状况良好。

2012年5月3日常规油色谱分析中、事故后油色谱在线监测装置的监测结果、6小时后油色谱分析结果见表1。

表1　油色谱分析结果

经三比值法分析，判断故障类型为电弧放电。

对该变压器三相分别进行绕组连同套管的电容量及介质损耗，套管的电容量及介质损耗，绕组连同套管的绝缘电阻及吸收比、极化指数，铁芯及夹件绝缘电阻，套管的主绝缘及末屏对地绝缘电阻试验均合格。对#1主变C相绕组直流电阻、变比、低压阻抗进行试验，同时对A、B相进行测试，进行横向对比。结果：(1)C相(4档)高压线圈直阻与上次测试结果相差9.3%，中压线圈直阻与上次测试结果相差22.7%；(2)C相高中压变比试验无法测试；(3)C相中低压阻抗为26.53%，而铭牌值为39.23%，C相阻抗明显变化。

主变三侧避雷器进行参考电压试验，试验数据合格。故障时#1主变高、中、低压侧避雷器均未动作，对避雷器进行试验检查未发现异常，可排除过电压造成损坏的可能。

经分析，判断为C相绕组变形，需要返厂进行修理。

3.2返厂解体检查情况

为彻底检查变压器绕组变形情况，对该相变压器进行返厂检查。检查结果为：(1)该变压器线圈排列由铁心向外依次为低压线圈、调压线圈、中压线圈Ⅱ、高压线圈和中压线圈Ⅰ，考虑高压线圈中部出线，中压线圈Ⅰ又分为上下两部分。(2)绕组端部内外压板有高低不平现象。(3)中压线圈Ⅱ上部角环局部有变形损坏，端圈垫块错位。(4)中压线圈Ⅱ上部导线扭曲变形，端圈有炭黑颗粒。(5)中压线圈Ⅱ外侧围屏有撕裂现象。(6)中压线圈Ⅱ外侧第一层围屏，有严重炭黑痕迹。(7)中压线圈Ⅱ线饼发生严重扭曲变形，匝绝缘破损露铜。(8)中压线圈Ⅱ油隙垫块、撑条严重窜位，整个线圈发生扭曲。见图1。(9)中压线圈Ⅱ导线发生严重烧蚀、变形断股。见图2。(10)铁心、油箱未发现异常。

4　原因分析

根据返厂解体检查情况，故障原因分析如下：

(1)该变压器受当时设计、工艺、材料及验证手段的限制，根据当时模型进行验证，该台变压器满足抗短路能力要求。但使用目前具有的验证软件进行分析，该变压器抗短路能力存在不足。

(2)由于特殊的线圈排列结构造成绕组局部安匝分布不均匀。

(3)当时国内还没有半硬铜、自粘性换位导线等材料，该变压器线圈导线采用普通换位导线，整体抗短路能力不强。

(4)由于当时制造工艺限制，线圈在绕制时无法放置起到支撑作用的内特硬纸筒；无法制造辐向尺寸较大的压板，该变压器上部压板采用了内层和外层的两块压板结构；未采用撑条加倍、垫块加密和恒压干燥等提高变压器抗短路能力的措施，导致轴向和幅向抗短路能力不足。

5　结论

该相变压器事故的原因为该变压器抗短路能力不足，在变压器220kV侧近区短路故障，区外故障穿越电流产生的电动力导致变压器中压线圈Ⅱ变形、绝缘受损。

6　建议

6.1对该变压器检修方案的建议

该相变压器的检修方案应提高变压器的抗短路能力，措施如下：(1)线圈导线采用半硬铜导线和自粘换位导线；(2)整张高强度压板；(3)线圈整体套装、恒压干燥；(4)线圈出头绑扎固定按照新工艺操作；(5)垫块进行密化处理；(6)低压线圈、中压线圈Ⅱ内衬硬纸筒、内线圈内撑条加倍。经过计算，上述多项措施能够显著提高变压器的抗短路能力，其中中压绕组短路电流耐受能力由3.5kA提高到7.3kA。

6.2对该变压器运行单位的建议

由于西电东送迎峰度夏运行方式的需要，该返修变压器要与现有的变压器并联运行，为了保证阻抗的匹配，在结构上不能改变线圈的排列方式，原产品安匝分布不均匀的问题不能彻底解决。经计算校核，对A、B相产品，中压线圈仅可承受小于3.5kA的短路电流的冲击,在近区短路后存在较大的损坏风险。建议尽快采用整组更换的方式对现有变压器进行技术改造。

6.3对变压器制造厂商的建议

由于经常受到各种运行条件下的短路冲击,在我国许多地区电网中引起的事故占变压器总事故的半数以上。统计表明不少大型电力变压器由于设计、制造原因还达不到规定的承受短路能力。因此，提高变压器抗短路能力是变压器设计、制造单位提高行业竞争力的手段。

6.4对变压器运行试验单位的建议

各电力试验研究所应应用“频率响应分析技术”测试绕组变形,全面普查变压器的绕组变形情况，对绕组频率曲线图谱反映有“变形”怀疑的变压器作短路阻抗和空载电流测量等试验来综合诊断。在实际工作中应根据具体情况综合应用各种方法相互映证,提高诊断准确率。诊断变压器遭受短路电流冲击后的状况是否良好,有无绕组变形、位移和铁心松动、位移等,从而判断变压器是否需要检修处理十分重要。而且如有绕组变形,到什么程度才需要检修,甚至更换,轻度绕组变形的变压器可否继续运行等均为运行中急迫需要解决的问题。

6.5对变电站规划设计单位的建议

变电站规划设计单位应严格执行《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的规定：在订购前，应向制造厂商索取同类型或相似类型的变压器突发短路试验报告和抗短路能力动态计算报告；特别是在设计联络会前，应取得所订购变压器的抗短路能力计算报告。

由于电力系统短路电流的提高，对原有变压器不能承受系统短路电流或接近系统短路电流的规划设计单位应在规划设计方面做出提高变压器抗短路电流的措施，如在变压器各侧增加限流电抗器等。

[1]DL/T 573-95,电力变压器检修导则[S].1995.

[2]GB 1094.1-1996,电力变压器第1 部分总则[S].1996.

[4]DL/T 722-2000,变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].2000.

[5]GB/T 14542-1993,运行中变压器油维护管理导则[S].1993.

[6]JB/T 5012-91,电力变压器试验导则[S].1991.

[7]徐达明.变压器短路冲击后的综合诊断[J].高电压技术,2002,28(10):50-51.

[8]何 平,文习山.变压器绕组变形的频率响应分析法综述[J].高电压技术,2006,32(5):37-41.

[9]DL/T 991-2004,电力变压器绕组变形的频率响应分析法[S].2004.

[10]吴国跃,李世伟,刘多禄.电力变压器绕组变形实测中的影响因素[J].高电压技术,2001,27(3):78-79.

Analysis and Suggestions of An Accident of the Transformer

LIAO Gui-ze,WANG Gui-shan,LIU Jin

(Southern Grid UHV Transmission Company of China,Liuzhou 545006,China)

This paper analyzed the reason of an accident of transformer,and some suggestions on overhaul scheme of transformer are proposed.And some advices are useful for operating unit,manufacturer of transformer,department of testing and design agencies of substation.

transformer;accident;ability of withstand short circuit;suggestion

1004-289X(2016)01-0095-03

TM41

B

2015-04-27

廖贵泽(1965-)，男，工学学士，助理工程师，从事变压器检修工作;

王贵山(1982-)，男，工学学士，工程师，从事变压器试验及状态评估工作;

刘金(1985-)，男，工学学士，助理级电气工程师，从事变电设备运行维护工作。