220kV 变电站#2主变故障分析

任永明

摘要：2017年6月17日20时29分46秒，XX变电站2#主变双套差动保护（PST1200，WBZ500H）动作掉三侧开关，35kV338梅山线限时速断保护动作掉338开关， 20分29分55秒主变轻瓦斯动作。

关键词：220kV 变电站;主变故障分析;

一、故障设备参数

1、#2主变设备参数

型号： SFPSZ8-150000/220

电压比：220±8*1.5%/115.5/36.75KV

额定容量：150/150/75MVA

阻抗电压：高-中 13.2%   高-低 22.55%   中-低 7.6%

额定电流：393.6/749.8/1178.3A

出厂编号：95-183—1

出厂日期：1995年11月

生产厂家：沈阳变压器厂

二、故障前运行情况

故障前运行方式为：1#、2#主变高中压侧并列运行，1#主变中性点接地運行，220kV、110kV双母运行，35kVI、II段母线分列运行。

1#主变负荷50.6MW，2#主变负荷50.1MW，梅山线338负荷13MW。天气情况：白天为阴，有零星小雨，夜间为阴天。

三、保护动作情况

2017年6月17日20时09分，35KVII段母线系统单相接地，29分46秒，338梅山线保护启动，579ms后338开关跳闸（338保护为限时速断），2#主变35kV侧短路电流A相672A，B相14160A，C相14172A;110kV侧A相1770A，B相1446A，C相3162A;220kV侧A相360A，B相638A，C相936A;608ms后差动保护有差流：611ms后，主变WBZ500H保护启动，623ms后，主变PST1200保护启动，678ms后动作跳闸：A相差流0.04A，B相差流1.72A，C相差流1.80A。

四、现场设备检查情况

1、2号主变220kV套管处压力释放装置轻微喷油

2、35kV梅山线338室外出线电缆头从三叉口根部粉碎性爆裂。

五、2#主变历年检修及受冲击情况

2#主变型号为SFPSZ8-150000/220，沈阳变压器厂产品，出厂日期为1995年11月，投运日期为1996年5月。投运以来，变压器每年进行一次春检预试工作，设备历年试验数据正常，最后一次检修时间为2016年7月，设备试验正常，2016年变压器绕组变形试验正常。

历年来变压器受冲击情况统计

六、2#主变故障后试验情况

2#主变故障后，立即组织相关人员进行了分析判断，并对2#主变作如下现场试验：

1、油色谱试验：对变压器本体绝缘油进行了油色谱测试分析，测试结果如下表， 测试结果表明变压器内部存在高能电弧放电。

2、瓦斯气体成分分析：

3、三侧绕组变形测试：对主变三侧绕组进行了变形测试，并和2004年的测试图谱进行比较，变形测试图谱表明2#变压器低压侧绕组存在轻微的变形。

4、直流电阻测试：直流电阻测试数据正常

5、变比测试：BC/bc ，AC/ac变比误差为13.5%，判断为C相线圈存在匝间短路。

七、2#主变解体检查情况

1、器身外观检查，C相（柱）上部向低压侧有轻微倾斜。铁心上铁轭拆掉后，C相上压板有可见明显移位，去除压板后，可见A、B、C三相低压线圈上端部都有明显机械力变形。

C相（柱）上部向外倾斜                           C相低压上部可见变形

B相低压上部可见变形                            A相低压上部可见变形

2、C相低压线圈下部换位处第136段至140段间短路，造成这5饼间全部严重扭曲变形，绝缘纸涨开，大面积露铜。面向低压侧19至22撑条范围铜线熔断，有铜镏和炭黑现象，垫块松散，多处移位。整个低压绕组出现波浪状变形，最大幅度30mm左右，低压线圈严重变形紧紧抱在铁心柱上，地屏受低压线圈挤压严重变形。

绝缘纸涨开，大面积露铜                         C相低压线圈故障点

饼间全部严重扭曲变形                          铜线熔断，有铜镏和炭黑现象

3、C相低压绕组放电点的膨胀造成C相中压和低压间纸板击穿破损，并出现烧伤性的炭黑，C相中压绕组内纸板筒受损并可见明显炭黑，中压外部线圈有轻微变形。

低压外围屏已经击穿破损                C相中压外部线圈有轻微变形

4、B和A相整个低压绕组可见由于短路力造成的波浪状变形，最大幅度超过40mm，低压线圈抱紧铁心，地屏受低压线圈挤压变形。

B相低压线圈严重变形                        A相低压线圈严重变形

八、故障原因分析

1、由于35千伏II段母线系统发生单项接地，20分钟后造成梅山线338出线室外电缆头绝缘损伤，造成电缆头三相故障，2号主变承受579ms 13260A的故障电流，造成变压器低压绕组损伤变形。

2、從对产品的解体情况看，结合变压器运行期间的数据，变压器低压线圈和中压线圈遭受过多次短路，多次短路造成变压器低压线圈累积性严重变形，导线的强度变弱，导线的局部绝缘受到损伤，绝缘性能下降，这次低压短路的大电流造成C相低压线圈股间绝缘破损，在电动力作用下产生导线被扯断和低压线圈股间、层间、饼间导线熔断等现象。由于该台变压器为95年产品，低压和中压线圈为普通扁铜线，导线的机械强度较差，低压线圈的单螺旋结构、导线电密大和绕组间撑条间距大等结构因素，致使这类变压器抗短路能力非常弱。在发生变压器遭受多次短路或大电流短路的情况下，极易造成线圈受损。

九、暴露出的问题

1、设备维护不到位。未根据今年雨雪量较大，设备绝缘容易受潮的问题，及时进行调整检修策略。

2、对变压器抗短路能力认知不足。随着地区电网系统容量的增长，短路电流越来越大，但为保证高危用户的可靠供电，按照逐级配合的保护整定原则，部分低压侧出线保护定值整定仍按照带0.3-0.5s的动作延时整定，当近区短路时不能0秒切除故障点，造成变压器穿越故障电流时间较长。

3、现场处置时间较长。由于地区所带煤矿等高危用户较多，当系统发生接地异常时，当值人员一般按照常规处理接地异常程序（先通知用户，相关维护单位查找接地）进行，对线路接地后易造成电缆头绝缘损伤认识不足，未及时进行拉路查找接地。

十、采取的措施

1、向政府有关部门专题汇报了本次主变更换工作情况，对地区铝厂、聚氯乙烯厂等重要用户进行了访谈，对更换期间可能造成停电的用户下达了书面通知，并取得书面回执。

2、调度所制定XX站单变运行期间的事故预案和负荷倒接方案，变电站制定可靠的现场事故处置方案。

3、在2#主变更换期间，严格监视1#主变负荷及温度情况，当温度上升70℃时，采取水冲洗降温措施。

4、敷设1#主变临时冷却器电缆，确保冷却器电源可靠。

5、对所属变电站保护动作时间进行排查，将出线速断保护带有延时进行研究，提出解决办法。

6、将所属220kV变电站35千伏出线的三芯电缆尽快更换为单芯电缆。

7、加强设备红外线的精确测温。