某500kV變電站35kV站用變壓器爆炸事故分析與反思

劉云斌

(華電忻州廣宇煤電有限公司，忻州 034000)

由于干式變壓器具有非常好的防火性能、免維護、無污染、抗短路能力強、耐熱能力強以及安裝方便等一系列優(yōu)點，在發(fā)電廠、變電站、干式變壓器中得到了廣泛的應用。因此，干式變壓器從材料、設計、絕緣、檢測、等各環(huán)節(jié)都在不斷改進，推動了干式變壓器質(zhì)量的提高。但是，干式變壓器在實際的運行中也暴露了不少問題，因此，在運行維護以及交接試驗過程中，還需深入思考，不斷提出改進措施，使國內(nèi)的干式變壓器在制造質(zhì)量、運行維護上上升到一個新臺階。本文對一起35kV干式變壓器爆炸事故進行了分析，提出預防故障發(fā)生的有效措施。

1 事故經(jīng)過

某500kV變電站選用型號為SCZ20-64035國產(chǎn)干式變壓器，安裝在站用變室內(nèi)，該站的35kV系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)。該變壓器在投運前，所有的交接試驗項目全部合格。運行單位嚴格按國內(nèi)相關交接試驗標準驗收合格后，將其投入運行。投運時，對該35kV干式變壓器進行三次充電，約30min帶上負荷60kW，進行檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常，該變壓器的外觀、聲音、溫度和電壓、電流都在正常范圍內(nèi)。運行至4h后，該35kV干式變壓器發(fā)生爆炸，站用變室火災報警。

1.1 現(xiàn)場檢查情況

事故后，35kV干式變壓器B相本體炸裂，分接開關導線炸斷，站用變門窗炸飛，35kV電纜從支架摔落地面。仔細查看現(xiàn)場，可以看到該干式變壓器B相本體繞黑，其下部繞組由中間向兩邊炸裂，B相與分接開關連接的本體端子排脫落，靠近該變壓器本體的端子排有多條深溝[1]。B相有載分接開關運行檔位觸頭全部燒熔。A、B相分接開關的環(huán)氧板上有明顯的電弧灼傷痕跡。

此次爆炸對系統(tǒng)造成很大影響，500kV主變冷卻器電源消失，該變電站直流系統(tǒng)電源充電裝置的主電源喪失，500kV主變高壓側(cè)電壓回路感應出很大的零序電壓，二次峰值+26V、-27V，嚴重影響其阻抗保護的動作（由于該35kV干式變壓器的一次電纜與另外一臺500kV主變的二次電纜同溝布置所致）。

1.2 保護動作情況

故障濾波器顯示：故障電流有效值超過21000A，峰值超過34600A，站用變保護I段9ms后動作，50ms出口跳閘，90ms故障切除，該系統(tǒng)35kV電壓恢復正常。故障濾波器顯示：干式變壓器B相電壓迅速下降，首先偏離正弦波形特征，6ms后，C相電壓迅速下降，再過6ms后，A相電壓下降，這是三相短路特征，三相電流增大，最大峰值34600A，三相有效值都超過21000A，約80ms后該變壓器過流保護動作，故障切除。

2 爆炸原因分析

由于該500kV變電站土建工程進度滯后，該干式變壓器帶鋁合金包裝箱現(xiàn)場室外放置了四個月，其包裝箱防水等級是IP30，開箱時，發(fā)現(xiàn)該干式變壓器的有些螺絲與構件受潮銹濁，運營單位經(jīng)過烘干處理后安裝在專用占用變室內(nèi)[2]，安裝后進行的交接試驗項目(繞組直流電阻、絕緣電阻及吸收比、電壓比測量及接線組別、有載調(diào)壓裝置切換試驗)，以及交流耐壓試驗（在高壓低及地施加電壓56kV，試驗頻率260.8Hz,試驗時間1min），得到的所有交接試驗全部合格。

從故障經(jīng)過、現(xiàn)場勘查和保護動作過程判斷，此35kV干式變壓器爆炸是由于B相繞組引出線分接頭位置有小缺陷，而且懷疑此處局部絕緣受潮，帶負荷后發(fā)熱，慢慢的熱累積導致絕緣擊穿，發(fā)生匝間短路，向地電位底部發(fā)展，造成B相本體炸裂，分接開關導線炸斷，電弧和爆炸的碎片碰觸C相，而后BC相短路，由于空間較小，電弧蔓延，最終造成三相短路。B相與分接開關連接的本體端子排脫落，靠近該變壓器本體的端子排有多條深溝，說明此處有很大電弧電流流過，此部位是干式變壓器磁場分布最復雜，故障率最高的部位，也是此次爆炸事故的起始點。干式變壓器從繞組中焊接分接出線，焊口的質(zhì)量是關鍵，如果稍微焊接不好，帶負荷運行后發(fā)熱，很容易導致故障發(fā)生，還有此位置結構復雜，環(huán)氧樹脂澆筑過程中容易在此處形成小氣泡，運行中這些小氣泡會發(fā)生局部放電，如果此位置局部受潮，絕緣下降，局部放電會慢慢擴大，最終形成貫穿性故障[3-4]。

此次35kV干式變壓器爆炸的主要原因：該變壓器在繞組中焊接分接頭時，焊接質(zhì)量不好，存在缺陷；該變壓器投運前室外放置4個月，造成分接頭附近絕緣介質(zhì)內(nèi)部局部受潮。

3 故障論證與反思

這次35kV干式變壓器爆炸事故有以下三方面值得大家思考：故障發(fā)生在該干式變壓器絕緣最脆弱部位；投運前有受潮跡象；運行中熱效應累加造成事故。這三點沒有引起相關方的重視，值得我們反思。

1.交接試驗項目-衡量干式變壓器的焊接質(zhì)量缺陷的是測量繞組直流電阻，（相間差要求≤4%，線間差≤2%），但是對這類小容量變壓器，小部位的焊接質(zhì)量問題難以發(fā)現(xiàn)，再由于導線材質(zhì)的差別，無法提高要求，所以通過測量干式變壓器的繞組直流電阻試驗，無法準確檢測到焊口小缺陷[5]。

2.交接試驗項目-檢測絕緣介質(zhì)缺陷的有絕緣電阻、吸收比、1min交流耐壓及三次運行電壓沖擊試驗，這類試驗只能發(fā)現(xiàn)嚴重的缺陷，小缺陷無法被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場進行的交流耐壓無法發(fā)現(xiàn)小氣泡和局部小范圍受潮缺陷。

局部放電試驗能有效發(fā)現(xiàn)干式變壓器的絕緣局部缺陷，但由于該試驗在現(xiàn)場進行有難度，現(xiàn)場運營單位交接時忽略了這項試驗，對有受潮懷疑的干式變壓器或在系統(tǒng)比較重要位置的35kV干式變壓器增加局部放電試驗[6]。最后，由于該35kV干式變壓器的一次電纜與另外一臺500kV主變的二次電纜同溝布置，500kV主變高壓側(cè)回路感應出很大的零序電壓，嚴重影響其阻抗保護的動作，所以一次電纜與重要的保護二次電纜并行同溝鋪設是非常不合理的[7]。

4 結論

通過以上分析得出：此35kV干式變壓器爆炸是由于B相繞組引出線分接頭位置有小缺陷，而且懷疑此處局部絕緣受潮，帶負荷后發(fā)熱，慢慢的熱累積導致絕緣擊穿引發(fā)的故障。為防止這類變壓器再發(fā)生此類故障，制定以下措施：1.把溫升試驗作為出廠試驗；2.對有受潮懷疑的干式變壓器或在系統(tǒng)比較重要位置的35kV干式變壓器應增加局部放電試驗；3.應避免一次電纜與重要的保護二次電纜并行同溝鋪設[8]。