一起110kV主變套管故障的分析及對策

沈洪

摘要：文章通過對某110kV變電站主變套管故障的分析計算，找出故障原因，并對其原因進行分析，最后提出處理措施及建議。

關鍵詞：主變套管；變壓器；保護動作；110kV變電站

中圖分類號：TM407文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）04-0139-03

某110kV變電站#1主變本體內部發生B短路，一次最大故障電流有效值約為10494A，#1主變本體壓力釋放動作噴油，差動速斷動作，本體輕、重瓦斯動作，#1主變兩側開關跳閘。跳閘后，10kV備自投裝置起動，成功合上532開關和521開關，10kV1M恢復正常運行，未造成負荷損失。該主變為江蘇某變壓器有限公司于2007年生產，型號為SZ10-50000/110，變高套管及中性點套管均為上海某公司生產，變高型號為COT550-800，中性點套管型號為COT325-800。

一、保護動作情況及分析

（一）保護動作情況

（二）保護動作情況分析

電氣量保護方面：由#1主變差動保護、高后備保護故障錄波圖可知：在忽略負荷電流情況下，#1主變高壓側B相出現大電流（最大二次有效值約為26.235A, 進行Y→△轉換后二次有效值約為23Ie），高壓側電壓Uab、Ubc明顯降低（最小值二次有效值約為13V），且高壓側零序電壓Uo明顯升高（最大二次有效值約為23.72V）；進一步分析得：差動保護裝置記錄差流DIa與DIb相位相反、幅值相等（進行Y→△轉換后二次有效值約為21.17Ie），而DIc基本為0, 可以判斷#1主變保護范圍內發生B相短路故障，保護定值內差動速斷為7Ie、比率差動起動電流為0.4Ie,故障電流遠大于整定值，故#1主變差動保護正確動作。

非電量保護方面：由故障時SOE記錄可知，本體壓力釋放最先動作（約10MS），而后本體重瓦斯動作（約67MS），由此判斷主變本體內部發生嚴重短路故障，引起變壓器油分解出大量氣體，導致壓力釋放閥及瓦斯繼電器動作，故#1主變非電量保護正確動作。

二、主變檢查及試驗情況

1．故障發生后，檢修人員立即對主變外觀進行檢查，主變壓力釋放閥動作噴油，主變油枕油位為0刻度，并發油位低信號，本體瓦斯繼電器內已無變壓器油，主變變高B相套管根部斷裂，套管已無油位，A、C相套管存在不同程度裂紋，套管油位正常。主變其他部件未見異常。試驗人員對主變本體和變高A、C相套管絕緣油取樣化驗，本體油含有乙炔1439.83μL/L，總烴3738.33μL/L，判斷為高能量放電所致。同時，試驗人員還對主變進行繞組變形試驗、直流電阻試驗、變比試驗和套管試驗，本體試驗數據未見異常，變高三相套管試驗不合格。

2．解體情況。

（1）工作人員拆除變高三相套管，其中變高A、C相套管油中部分完好，變高B相套管下部明顯放電痕跡，環氧樹脂筒已炸裂，并且延長管已脫落（如圖1、2、3）。

（2）套管解體檢查情況。B相套管頂部注油螺栓處密封圈完好且緊固，套管末屏接地良好，沒有放電痕跡。變高B相套管側面取油樣螺栓處無密封圈，且取油樣螺栓下部的貼紙已變形（判斷為該處泄漏高溫油將貼紙燙變形）。經了解，變壓器廠家和運行單位都未曾對該套管進行取油樣，排除現場丟失；如果密封圈套在螺栓上，也難以脫出，由此推斷該套管出廠時漏裝取油樣螺栓處密封圈的可能性較大。其他A、C相取油樣螺栓處密封良好。

另外，B相套管末端均壓球與導桿間燒穿，延長管下端和上端均有放電燒傷痕跡。將電容芯子每層拆解，層間未發現放電痕跡。解體后，對B相套管再次測量介損，介損數據合格，表明套管電容芯子未受潮。

3．廠家對主變本體放油檢查，變壓器內部未發生內部短路故障，繞組未受到明顯短路沖擊現象。檢查情況如下：

（1）變高B相線圈上部絕緣壓板和B相對應的油箱底部均發現套管環氧樹脂筒碎片，B相引線旁油箱內壁和鐵扼處發現電弧燒痕跡。B相引線絕緣紙輕微破損，導體未見外露。

（2）B相套管升高座CT未見異常。

（3）變高A相線圈上部絕緣壓板處無異物。

（4）變高C相線圈上部絕緣壓板處少量異物。

（5）三相繞組絕緣圍屏未見變形和異常。

（6）繞組絕緣壓板夾釘位置未見松動。

（7）調壓線圈出線夾持可靠、牢固、無松動，分接引線無變形，絕緣無破損。

（8）有載調壓引線接頭連接緊固、未見異常。

三、原因分析

根據對主變套管及變壓器內部的檢查情況，并結合保護動作情況及事故后試驗數據，判斷為變高B相套管密封不良是引起短路故障的直接原因。變高B相套管出廠時側面取油樣螺栓處漏裝密封圈，導致潮氣或水分進入套管內，并沉積在套管底部，使套管內絕緣油的絕緣強度下降，引起均壓球部位的環氧絕緣筒內壁及套管電容芯子臺階沿面放電，放電路徑：套管接線掌——芯子鋁管——均壓球——環氧絕緣筒內壁（電容芯子表面）——延長管——法蘭（接地），導致單相接地故障。由于短路電流未流經變壓器繞組，變壓器繞組試驗未見異常。放電致使套管內絕緣油壓力膨脹導致環氧絕緣筒炸裂，同時壓力膨脹也導致上瓷套與下法蘭處炸裂。放電使油溫急劇升高，本體內變壓器油壓急速升高，使變高A、C相套管受沖擊產生裂紋。

四、處理措施及建議

（一）理措施

1．對變壓器內部的套管環氧樹脂筒碎片、異物及油箱壁油污進行清理。

2．對B相引線絕緣紙破損處進行包扎。

3．用新變壓器油對三相繞組及油箱壁進行沖洗并再次檢查清理。

4．更換三相高壓套管及中性點套管，并對套管密封性進行檢查，確保套管密封良好。

5．對變壓器油進行過濾，本體抽真空，待油樣合格后，本體真空注油。注油后，再進行熱油循環。

6．主變常規試驗、耐壓試驗、局放試驗，待試驗合格后主變可恢復運行。

7．如果變壓器試驗不合格，變壓器廠家將立即提供新的備用變壓器進行更換。

（二）建議

1．據了解，同廠、同型號套管已發生多起類似故障，希望套管生產廠家引起重視，加強產品質量控制，從源頭上把好質量關。

2．建議變壓器廠家在變壓器出廠檢驗流程中，加強外購部件的檢查力度，尤其是套管的密封檢查，把好第二道關。

3．對運行中同廠、同型號套管，建議有停電機會時，開展對套管密封性進行檢查，以確保設備安全運行。第一步，檢查注油孔螺栓是否有密封圈、密封圈是否完好，沒有或破損時，立即補充或更換。第二步，檢查注油孔螺栓是否緊固，確保密封圈密封

良好。

參考文獻

[1]王世閣，鐘洪壁．電力變壓器故障分析與技術改進[M]．北京：中國電力出版社，2004．

[2]董其國．電力變壓器故障與診斷[M]．北京：中國電力出版社，2000．

[3]陳家斌．電氣設備檢修及試驗[M]．北京：中國水利水電出版社，2003．

（責任編輯：劉 晶）