220kV 變電站#2主變故障分析

任永明

摘要：2017年6月17日20時29分46秒，XX變電站2#主變雙套差動保護（PST1200，WBZ500H）動作掉三側開關，35kV338梅山線限時速斷保護動作掉338開關， 20分29分55秒主變輕瓦斯動作。

關鍵詞：220kV 變電站;主變故障分析;

一、故障設備參數

1、#2主變設備參數

型號： SFPSZ8-150000/220

電壓比：220±8*1.5%/115.5/36.75KV

額定容量：150/150/75MVA

阻抗電壓：高-中 13.2%? ?高-低 22.55%? ?中-低 7.6%

額定電流：393.6/749.8/1178.3A

出廠編號：95-183—1

出廠日期：1995年11月

生產廠家：沈陽變壓器廠

二、故障前運行情況

故障前運行方式為：1#、2#主變高中壓側并列運行，1#主變中性點接地運行，220kV、110kV雙母運行，35kVI、II段母線分列運行。

1#主變負荷50.6MW，2#主變負荷50.1MW，梅山線338負荷13MW。天氣情況：白天為陰，有零星小雨，夜間為陰天。

三、保護動作情況

2017年6月17日20時09分，35KVII段母線系統單相接地，29分46秒，338梅山線保護啟動，579ms后338開關跳閘（338保護為限時速斷），2#主變35kV側短路電流A相672A，B相14160A，C相14172A;110kV側A相1770A，B相1446A，C相3162A;220kV側A相360A，B相638A，C相936A;608ms后差動保護有差流：611ms后，主變WBZ500H保護啟動，623ms后，主變PST1200保護啟動，678ms后動作跳閘：A相差流0.04A，B相差流1.72A，C相差流1.80A。

四、現場設備檢查情況

1、2號主變220kV套管處壓力釋放裝置輕微噴油

2、35kV梅山線338室外出線電纜頭從三叉口根部粉碎性爆裂。

五、2#主變歷年檢修及受沖擊情況

2#主變型號為SFPSZ8-150000/220，沈陽變壓器廠產品，出廠日期為1995年11月，投運日期為1996年5月。投運以來，變壓器每年進行一次春檢預試工作，設備歷年試驗數據正常，最后一次檢修時間為2016年7月，設備試驗正常，2016年變壓器繞組變形試驗正常。

歷年來變壓器受沖擊情況統計

六、2#主變故障后試驗情況

2#主變故障后，立即組織相關人員進行了分析判斷，并對2#主變作如下現場試驗：

1、油色譜試驗：對變壓器本體絕緣油進行了油色譜測試分析，測試結果如下表， 測試結果表明變壓器內部存在高能電弧放電。

2、瓦斯氣體成分分析：

3、三側繞組變形測試：對主變三側繞組進行了變形測試，并和2004年的測試圖譜進行比較，變形測試圖譜表明2#變壓器低壓側繞組存在輕微的變形。

4、直流電阻測試：直流電阻測試數據正常

5、變比測試：BC/bc ，AC/ac變比誤差為13.5%，判斷為C相線圈存在匝間短路。

七、2#主變解體檢查情況

1、器身外觀檢查，C相（柱）上部向低壓側有輕微傾斜。鐵心上鐵軛拆掉后，C相上壓板有可見明顯移位，去除壓板后，可見A、B、C三相低壓線圈上端部都有明顯機械力變形。

C相（柱）上部向外傾斜? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?C相低壓上部可見變形

B相低壓上部可見變形? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A相低壓上部可見變形

2、C相低壓線圈下部換位處第136段至140段間短路，造成這5餅間全部嚴重扭曲變形，絕緣紙漲開，大面積露銅。面向低壓側19至22撐條范圍銅線熔斷，有銅鎦和炭黑現象，墊塊松散，多處移位。整個低壓繞組出現波浪狀變形，最大幅度30mm左右，低壓線圈嚴重變形緊緊抱在鐵心柱上，地屏受低壓線圈擠壓嚴重變形。

絕緣紙漲開，大面積露銅? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?C相低壓線圈故障點

餅間全部嚴重扭曲變形? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 銅線熔斷，有銅鎦和炭黑現象

3、C相低壓繞組放電點的膨脹造成C相中壓和低壓間紙板擊穿破損，并出現燒傷性的炭黑，C相中壓繞組內紙板筒受損并可見明顯炭黑，中壓外部線圈有輕微變形。

低壓外圍屏已經擊穿破損? ? ? ? ? ? ? ? C相中壓外部線圈有輕微變形

4、B和A相整個低壓繞組可見由于短路力造成的波浪狀變形，最大幅度超過40mm，低壓線圈抱緊鐵心，地屏受低壓線圈擠壓變形。

B相低壓線圈嚴重變形? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A相低壓線圈嚴重變形

八、故障原因分析

1、由于35千伏II段母線系統發生單項接地，20分鐘后造成梅山線338出線室外電纜頭絕緣損傷，造成電纜頭三相故障，2號主變承受579ms 13260A的故障電流，造成變壓器低壓繞組損傷變形。

2、從對產品的解體情況看，結合變壓器運行期間的數據，變壓器低壓線圈和中壓線圈遭受過多次短路，多次短路造成變壓器低壓線圈累積性嚴重變形，導線的強度變弱，導線的局部絕緣受到損傷，絕緣性能下降，這次低壓短路的大電流造成C相低壓線圈股間絕緣破損，在電動力作用下產生導線被扯斷和低壓線圈股間、層間、餅間導線熔斷等現象。由于該臺變壓器為95年產品，低壓和中壓線圈為普通扁銅線，導線的機械強度較差，低壓線圈的單螺旋結構、導線電密大和繞組間撐條間距大等結構因素，致使這類變壓器抗短路能力非常弱。在發生變壓器遭受多次短路或大電流短路的情況下，極易造成線圈受損。

九、暴露出的問題

1、設備維護不到位。未根據今年雨雪量較大，設備絕緣容易受潮的問題，及時進行調整檢修策略。

2、對變壓器抗短路能力認知不足。隨著地區電網系統容量的增長，短路電流越來越大，但為保證高危用戶的可靠供電，按照逐級配合的保護整定原則，部分低壓側出線保護定值整定仍按照帶0.3-0.5s的動作延時整定，當近區短路時不能0秒切除故障點，造成變壓器穿越故障電流時間較長。

3、現場處置時間較長。由于地區所帶煤礦等高危用戶較多，當系統發生接地異常時，當值人員一般按照常規處理接地異常程序（先通知用戶，相關維護單位查找接地）進行，對線路接地后易造成電纜頭絕緣損傷認識不足，未及時進行拉路查找接地。

十、采取的措施

1、向政府有關部門專題匯報了本次主變更換工作情況，對地區鋁廠、聚氯乙烯廠等重要用戶進行了訪談，對更換期間可能造成停電的用戶下達了書面通知，并取得書面回執。

2、調度所制定XX站單變運行期間的事故預案和負荷倒接方案，變電站制定可靠的現場事故處置方案。

3、在2#主變更換期間，嚴格監視1#主變負荷及溫度情況，當溫度上升70℃時，采取水沖洗降溫措施。

4、敷設1#主變臨時冷卻器電纜，確保冷卻器電源可靠。

5、對所屬變電站保護動作時間進行排查，將出線速斷保護帶有延時進行研究，提出解決辦法。

6、將所屬220kV變電站35千伏出線的三芯電纜盡快更換為單芯電纜。

7、加強設備紅外線的精確測溫。