一起因雷擊導(dǎo)致變壓器停運(yùn)的分析

李 源，馮 藩

(四川省電力公司綿陽電力設(shè)備檢修試驗(yàn)所，四川 綿陽 621000)

0 引言

隨著國(guó)網(wǎng)公司狀態(tài)檢修工作的開展，對(duì)設(shè)備的缺陷情況正確把握，有針對(duì)性的指導(dǎo)檢修工作，這對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析有著越來越高的要求，特別是通過對(duì)各類試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，確定設(shè)備具體缺陷部位，以提高檢修工作效率，減少停電時(shí)間，減小檢修工作量有重大意義。本案例在變壓器遭受雷擊后，通過對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)比分析確定故障部位，制定有針對(duì)性的檢修方案，指導(dǎo)檢修工作開展，最終圓滿完成檢修任務(wù)，希望通過此案例分析，能給以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 故障實(shí)例

1.1 設(shè)備情況簡(jiǎn)介

某局某站I號(hào)主變壓器，型號(hào)為SFZ 7－40000/110，結(jié)線組別為YNd11，1993年投入運(yùn)行，該變壓器投運(yùn)以來運(yùn)行狀況良好，歷年停電測(cè)試數(shù)據(jù)正常，直到2010年8月一次雷擊造成對(duì)側(cè)變電站線路保護(hù)距離I段經(jīng)20 ms動(dòng)作跳閘，該變壓器重瓦斯在線路故障后167 ms動(dòng)作，發(fā)生主變壓器跳閘，當(dāng)日該變壓器處于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行狀態(tài)，雷擊后線路C相避雷器動(dòng)作，中性點(diǎn)避雷器未動(dòng)作，本體瓦斯繼電器內(nèi)無氣體。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2010年8月在1號(hào)主變壓器發(fā)生跳閘后對(duì)變壓器進(jìn)行了較全面的試驗(yàn):變壓器本體介損、本體絕緣電阻、鐵心絕緣電阻、變壓器高、低壓側(cè)繞組直流電阻、變壓器變比、低壓空載損耗、繞組變形試驗(yàn)、油色譜分析，同時(shí)對(duì)主變壓器中性點(diǎn)避雷器也進(jìn)行了測(cè)試。電氣試驗(yàn)從數(shù)據(jù)上比較，未發(fā)現(xiàn)與歷年數(shù)據(jù)有大的差別，均在規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)，油色譜分析發(fā)現(xiàn)該變壓器在雷擊后乙炔增長(zhǎng)，說明其存在放電，具體缺陷在何部位，一時(shí)不清，相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)見表1至表8。

表1 變壓器介損、絕緣電阻兩年測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 變壓器高壓側(cè)兩年測(cè)試數(shù)據(jù)換算到20℃對(duì)比

表3 變壓器低壓側(cè)兩年測(cè)試數(shù)據(jù)換算到20℃對(duì)比

表4 變壓器變比測(cè)試

表5 變壓器低壓空損測(cè)試

表6 1號(hào)主變壓器相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果

表7 1號(hào)主變壓器中性點(diǎn)避雷器測(cè)試數(shù)據(jù)

表8 變壓器歷次色譜數(shù)據(jù)

1.3 數(shù)據(jù)判斷

在表1至表6數(shù)據(jù)中可看到，歷史數(shù)據(jù)與本次數(shù)據(jù)比較，變壓器本體介損、本體絕緣電阻、鐵心絕緣電阻、變壓器高、低壓側(cè)繞組直流電阻無明顯變化，變壓器變比、低壓空載損耗數(shù)據(jù)符合要求，繞組變形試驗(yàn)表明三相繞組間波形一致性較好，相關(guān)系數(shù)低頻段大于1，表明無匝間、餅間異常，中、高頻段無扭曲、鼓包、位移等變形特征，結(jié)合本體介損試驗(yàn)，應(yīng)認(rèn)為繞組無明顯變形，說明變壓器主絕緣、主繞組匝間、層間、鐵芯片間等均正常。表7說明變壓器中性點(diǎn)避雷器測(cè)試數(shù)據(jù)與歷史無較大變化，該避雷器合格。從表8變壓器本體油色譜分析來看，變壓器內(nèi)部應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)過故障，由于之前色譜數(shù)據(jù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以確認(rèn)乙炔明顯增長(zhǎng)與該次跳閘有關(guān)，同時(shí)甲烷、乙烯、氫增長(zhǎng)顯著，乙烷、一氧化碳、二氧化碳略有增加，通過三比值計(jì)算，編碼為102，如表9。

表9 變壓器跳閘后本體色譜分析三比值編碼

根據(jù)編碼查找《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》說明內(nèi)部有低能量放電，導(dǎo)則指出可能存在如下情況。

①引線對(duì)電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電;②分接抽頭引線和油隙閃絡(luò);③不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電。

色譜導(dǎo)則只能說明變壓器內(nèi)部出現(xiàn)過放電情況，還需要通過對(duì)故障分析來查找放電部位。

圖1 1號(hào)主變壓器高壓繞組頻率響應(yīng)特征曲線

圖2 1號(hào)主變壓器低壓繞組頻率響應(yīng)特征曲線

1.4 故障分析

由于2008年對(duì)變壓器進(jìn)行過吊罩檢查，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)良好，懸浮部件或間隙不足可能性較小，但也無法排除以上三疑點(diǎn)。

根據(jù)雷電波入侵變壓器作用特點(diǎn)來看，變壓器對(duì)于雷電波可以看成一組電容串并聯(lián)回路，由于該變壓器雷擊時(shí)運(yùn)行方式中性點(diǎn)不接地，當(dāng)雷電波經(jīng)線路避雷器消波，再?gòu)淖儔浩?10 kV C相進(jìn)入后，此時(shí)中性點(diǎn)相當(dāng)于開路，造成中性點(diǎn)部位電位升高，其值可達(dá)2U0以上，中性點(diǎn)避雷器當(dāng)時(shí)未動(dòng)作，而測(cè)試數(shù)據(jù)表明避雷器處于正常狀態(tài)，如果無其他因素影響，應(yīng)當(dāng)動(dòng)作。因此應(yīng)考慮變壓器尾部承受較高雷電壓時(shí)，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，如有尖端部位、間隙小的地方會(huì)造成放電。

由于電氣試驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)絕緣方面的缺陷，可以確定在雷擊放電后，變壓器絕緣破壞點(diǎn)出現(xiàn)自行恢復(fù)，其放電點(diǎn)與地之間有一定絕緣距離，且在工作中電壓較低時(shí)，無足夠能量實(shí)現(xiàn)持續(xù)放電，這從電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，造成變壓器擊穿后對(duì)主絕緣、繞組及引線無損壞的現(xiàn)象。

從上次檢修資料看，變壓器中性點(diǎn)引出線與鐵軛距離較近，存在放電可能性，另外中性點(diǎn)引出線與大蓋間可能存在距離較近的點(diǎn)，也存在放電可能性。

基于以上分析，該變壓器在中性點(diǎn)尾部存在擊穿可能性很大，該擊穿點(diǎn)不能承受雷擊時(shí)的過電壓，因此檢修工作重點(diǎn)應(yīng)檢查中性點(diǎn)引出線與鐵軛部位以及中性點(diǎn)引出線與大蓋之間部位。該變壓器大蓋在中性點(diǎn)有載開關(guān)部位有一人孔口，對(duì)以上提到的兩檢查部位從人孔進(jìn)入后可以進(jìn)行排查，于是制定對(duì)該變壓器放油，從人孔口進(jìn)入檢查重點(diǎn)部位的方案，而將吊罩檢查作為后選方案。

1.5 進(jìn)入檢查

當(dāng)從人孔口進(jìn)入變壓器后，首先檢查了中性點(diǎn)引出線與鐵軛部位，未發(fā)現(xiàn)放電痕跡，當(dāng)對(duì)更高位置的中性點(diǎn)引出線與大蓋檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)引線彎曲處略微有點(diǎn)發(fā)黑，該位置位于中性點(diǎn)升高座內(nèi)，中性點(diǎn)引線在此有較大的彎曲，使引線基本接觸升高座內(nèi)壁，于是立即從中性點(diǎn)套管處打開，順利發(fā)現(xiàn)放電位置，并看到了放電情況，雷擊造成中性點(diǎn)引線與升高座內(nèi)壁放電，升高座內(nèi)壁形成焊點(diǎn)狀的放電痕跡，導(dǎo)線上也形成一個(gè)焊點(diǎn)，于是對(duì)被損壞處進(jìn)行處理，重新包扎引線絕緣后，對(duì)該變壓器進(jìn)行油處理，經(jīng)電氣、色譜分析試驗(yàn)合格后，于2010年8月順利投入運(yùn)行，經(jīng)過一段時(shí)間本體油色譜跟蹤，未發(fā)現(xiàn)變壓器異常，證明處理位置正確，應(yīng)視為缺陷已消除。

1.6 故障現(xiàn)象原因分析

從檢查后情況可知，由于雷擊放電發(fā)生在尾部，且由于引線靠殼過近，幾乎碰在大蓋上，造成中性點(diǎn)避雷器還未動(dòng)作時(shí)，變壓器尾部已發(fā)生放電，由于該點(diǎn)運(yùn)行電壓低，放電后絕緣油恢復(fù)絕緣強(qiáng)度，無法出現(xiàn)持續(xù)放電，造成變壓器主絕緣恢復(fù)，又因?yàn)閷?duì)引線損壞很小，所以直阻測(cè)試無法發(fā)現(xiàn)缺陷。

由于發(fā)生放電部位在中性點(diǎn)升高座內(nèi)，其位置高于變壓器大蓋油箱，放電時(shí)在變壓器內(nèi)產(chǎn)生的氣體上升至升高座高點(diǎn)，升高座內(nèi)的油向變壓器本體擠壓，使變壓器內(nèi)部壓力增大，壓力經(jīng)油傳到瓦斯繼電器，引起動(dòng)作，從而發(fā)生跳閘。又因?yàn)榉烹娔芰课串a(chǎn)生超過升高座容積的氣量，所以產(chǎn)生的氣體未能到達(dá)瓦斯繼電器，而是停留在升高座內(nèi)，這解釋了瓦斯繼電器無氣體的原因。如果在最初分析時(shí)能從瓦斯繼電器中無氣體情況來分析，其判斷缺陷位置的準(zhǔn)確性將會(huì)更高些。

2 結(jié)語

從本次故障的判斷可以總結(jié)一些經(jīng)驗(yàn)，以便提供借鑒。

(1)不論數(shù)據(jù)合格與否，應(yīng)結(jié)合發(fā)現(xiàn)的所有信息從多個(gè)方面去分析，若停留在一個(gè)單一方面，將很難給出準(zhǔn)確判斷。

(2)充分考慮出現(xiàn)的多種信息，就能較準(zhǔn)確地判斷缺陷位置，提出有針對(duì)性的方案，節(jié)約檢修成本、檢修時(shí)間，提高檢修效率，保障供電。

因此，電力設(shè)備缺陷分析，應(yīng)重視各種信息收集，從多方面聯(lián)合考慮，這樣才能為后期檢修工作提供有針對(duì)性和有效性的方案，從而降低檢修成本。

［1］GB/T 7252－2001，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.

［2］武漢水利電力學(xué)院.過電壓及保護(hù)［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，1977.

［3］DL/T 911－2004，電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法［S］.