500 kV主變壓器高壓套管污閃事故的原因分析及預(yù)防措施

張繼榮

（晉能電力集團有限公司，山西太原030002）

0 引言

我國北方某火電廠建有2×600 MW直接空冷機組，兩臺機組分別于2007年底和2008年初投產(chǎn)，機組空冷系統(tǒng)采用機械通風直接空冷系統(tǒng)（ACC）。為節(jié)約用地，主變壓器、廠用高壓變壓器、啟動備用變壓器與升壓站的架空引線均露天布置在空冷島下方。主變壓器、主變壓器高壓套管生產(chǎn)廠家均為ABB，主變壓器為500 kV單相變，型號為DFP-240 MVA/500 kV，電壓等級為550/20 kV。主變壓器高壓側(cè)套管為油浸式套管，型號為XKC460312-KMK，爬電距離為17 700 mm。空冷島下方懸垂絕緣子、耐張絕緣子、支柱絕緣子、變壓器高壓套管均加裝有防污閃增爬輔助傘裙，材質(zhì)為硅橡膠（RTV）。

發(fā)電機組運行中空冷散熱器受周邊環(huán)境的影響，空冷散熱器表面有大量泥土、昆蟲、花絮、浮塵等雜物，直接影響空冷散熱器的散熱效果，使機組真空度降低，特別是在夏季環(huán)境溫度高時，會出現(xiàn)機組帶不滿負荷現(xiàn)象。因此，夏季對空冷系統(tǒng)的空冷散熱器進行水沖洗成為火電廠的常態(tài)工作，一年中會根據(jù)機組氣溫及機組運行負荷進行多次沖洗。空冷島設(shè)備露天布置，當機組運行中對空冷散熱器進行沖洗時，沖洗留下的污水或泥塊會對下方運行的電氣設(shè)備帶來一些不良影響，因此對電氣設(shè)備的運行及防護工作提出了新的要求。

1 事故經(jīng)過

2011年3月9日—12日，北方某火電廠連續(xù)4天氣溫大幅回升，12日的最高溫度達到19 ℃。該火電廠2011年3月的環(huán)境溫度曲線如圖1所示。

根據(jù)氣溫回升情況和機組運行情況，設(shè)備部安排機務(wù)專業(yè)人員從13日開始進行空冷島空冷散熱片沖洗工作，沖洗時間從08：30—18：00，并安排電氣專業(yè)人員對主變區(qū)域電氣設(shè)備進行臨時包裹等防護措施。13日上午，沖洗工作開始，機務(wù)專業(yè)及電氣專業(yè)分別安排人員在主變區(qū)域進行監(jiān)護，重點對帶泥土的大水流可能引起的套管及引線污閃放電現(xiàn)象進行監(jiān)護，要求發(fā)現(xiàn)帶泥塊的大水流時，通知沖洗人員停止沖洗或降低沖洗水流力度。

2011-03-14T18：00：49，#2發(fā)變組差動保護動作，5002開關(guān)（主變高壓側(cè)）、滅磁開關(guān)、10 kV廠用開關(guān)跳閘，主汽門關(guān)閉，#2發(fā)變組全停，廠用電切換正常。

2 故障檢查

設(shè)備跳閘后，相關(guān)專業(yè)人員到達現(xiàn)場，對#2主變區(qū)域設(shè)備進行檢查；空冷沖洗工作已停止，空冷島上還有積水在向下流淌，電氣設(shè)備上水汽較重。#2主變A相升高座上有一處被擊穿出線孔洞（孔洞直徑3～5 mm），變壓器油向外噴射。繞組溫度、油面溫度正常，未發(fā)現(xiàn)異常升高情況。專業(yè)人員通知運行人員密切監(jiān)視繞組溫度、油面溫度。

圖1 火電廠2011年3月的環(huán)境溫度曲線

專業(yè)人員在辦好臨時搶修票，做好電氣措施（合上主變高壓側(cè)地刀）及安全措施（搭設(shè)腳手架）后，先關(guān)閉油枕與升高座之間油管路上的蝶閥，切斷油路，然后采取了臨時措施將噴油孔洞堵好，避免變壓器油繼續(xù)向外泄漏。

隨后專業(yè)人員開始對現(xiàn)場電氣設(shè)備進行仔細檢查，發(fā)現(xiàn)主變A相高壓引線表面、高壓套管表面、中性點套管表面有沖洗后的泥水結(jié)冰現(xiàn)象，高壓套管表面有明顯電弧使局部過熱炭化的痕跡，并且炭化痕跡存在不連通的現(xiàn)象，主變A相高壓套管頂部油室外殼有多處灼燒痕跡，升高座上有一處被擊穿出線孔洞（孔洞直徑3～5 mm），向外噴油。故障情況如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2 高壓套管表面放電痕跡

圖3 高壓套管頂部油室外殼放電痕跡

3 事故分析及處理

3.1 事故分析

圖4 頂部油室與扇裙連接處放電痕跡

圖5 升高座漏點臨時處理

事故發(fā)生后，火電廠組織電科院電氣專家、變壓器廠技術(shù)人員及電廠技術(shù)人員召開專題分析會。首先對高低壓繞組的絕緣電阻、變壓器油及高壓套管油樣色譜、高壓側(cè)CT做了伏安特性試驗，數(shù)據(jù)全部合格。隨后主要問題集中在討論主變壓器內(nèi)部是否存在故障，是否需要排油進行內(nèi)部檢查。根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場痕跡、套管升高座上擊穿孔洞的特點（臨時處理漏點時，發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)小外大）、先期進行的試驗數(shù)據(jù)分析，基本判斷故障發(fā)生在變壓器外部，認定故障原因為現(xiàn)場環(huán)境溫度較低，套管結(jié)冰引起閃絡(luò)放電，絕緣擊穿在升高座上擊出一個小孔，發(fā)生漏油現(xiàn)象，引起接地故障。

3.2 事故處理

經(jīng)過討論，并征求變壓器廠本部專家的意見，決定對變壓器做全部常規(guī)試驗及局部放電試驗，合格后即可投運。按照《華北電網(wǎng)有限公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程（2008版）》要求，對主變A相進行繞組絕緣及吸收比、繞組變比、繞組直流電阻、繞組介質(zhì)損耗、繞組泄漏電流、變壓器繞組變形試驗以及變壓器局部放電試驗，對主變壓器套管的介質(zhì)損耗、電容、絕緣電阻等項目進行了試驗。主變A相各項指標試驗全部合格。同時，對主變A相升高座擊穿孔洞進行封堵，打開油枕與升高座之間油管路上的蝶閥，對主變A相本體及油枕進行排氣處理。2011年3月18日，主變恢復(fù)正常運行。

4 結(jié)語

針對本次事故發(fā)生的原因，該火電廠組織編制了《空冷島水沖洗電氣預(yù)防措施》，重點對以下方面進行了規(guī)范：

（1）每年5月份以后，環(huán)境溫度回升，連續(xù)5天平均氣溫穩(wěn)定超過10 ℃時，安排機務(wù)專業(yè)開始空冷散熱器沖洗工作。

（2）空冷散熱器沖洗時，電氣設(shè)備區(qū)域設(shè)專人進行監(jiān)護，發(fā)現(xiàn)早晚溫度較低時，立即通知停止沖洗工作。同時，人員應(yīng)注意氣候及風向變化，防止大量泥水直接沖刷高壓套管及瓷瓶。

（3）電氣監(jiān)護人員發(fā)現(xiàn)架空線及瓷瓶有放電現(xiàn)象時，立即通知停止空冷散熱器沖洗工作。

該火電廠通過以上措施的編制及執(zhí)行，杜絕了空冷島沖洗時變壓器發(fā)生污閃跳機事故。