一起220 kV變壓器事故的原因分析

王志遠 苑景宇

摘 要：電力變壓器是電網(wǎng)中傳輸電能的重要設(shè)備，其安全運行是電力傳輸?shù)幕颈Ｕ稀，F(xiàn)對一起220 kV變壓器運行中真空有載分接開關(guān)損壞的事故進行原因分析并返修，以使其修理后能繼續(xù)使用。

關(guān)鍵詞：220 kV電力變壓器;真空有載分接開關(guān);事故原因

0? ? 引言

變壓器作為一種靜止電器，有載分接開關(guān)是其運行中唯一能活動的部件。本文對一起220 kV變壓器事故進行分析，發(fā)現(xiàn)其主要原因是有載分接開關(guān)故障，進而導(dǎo)致變壓器整體故障。之后對變壓器進行了修理，使變壓器能繼續(xù)使用。

1? ? 事故情況簡介

某220 kV變電站中1號主變型號為SFSZ10-240000/220，容量為240/240/120 MVA，連接組別為YNyn0d11;阻抗百分?jǐn)?shù)為：高—低14%，中—低20%，高—低35%;冷卻型式為ONAN/ONAF（70%/100%）;額定電壓為（220±8×1.25%）/

115/10.5 kV，調(diào)壓位置為高壓中性點;高壓額定電流為629.8 A，級電壓為1 588 V。變壓器已經(jīng)安全平穩(wěn)運行3年，有載分接開關(guān)為真空組合型，型號為SHZVIII-1000Y/126C-

10193W，已經(jīng)切換2 200余次。

事故發(fā)生前，運行容量為120 MVA，為額定容量的一半。1號主變有載調(diào)壓分接頭3擋降至2擋轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中監(jiān)控信息兩次顯示“動作未完成”，之后7 s顯示“1號主變3擋降至2擋”，之后有載開關(guān)重瓦斯動作，差動保護動作，本體瓦斯跳閘，變壓器退出運行。

2? ? 事故后檢查和試驗

對故障后設(shè)備進行檢查，發(fā)現(xiàn)有載調(diào)壓頭蓋已經(jīng)炸開，碎片散落在本體頂部及鵝卵石上，220 kV高壓C相套管底部法蘭處瓷套炸裂，如圖1所示。變壓器高壓側(cè)巡視道路上有油跡;有載壓力釋放裝置動作，本體壓力釋放裝置動作;本體儲油柜、有載儲油柜油位到零;有載調(diào)壓機構(gòu)箱箱體斷裂，機構(gòu)箱元器件脫落，有載調(diào)壓水平傳動軸移位。

對事故后的變壓器進行油色譜測試，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。試驗結(jié)論為大于標(biāo)準(zhǔn)值，試驗數(shù)據(jù)不合格。

進行直流電阻試驗，當(dāng)前有載調(diào)壓機構(gòu)箱面板顯示分接位置為2。測試結(jié)果如下：（1）高壓側(cè)，測試過程中測試電流不起，未得到試驗結(jié)果;（2）中壓側(cè)，Am為57.84 mΩ，Bm為57.98 mΩ，Cm為58.21 mΩ，不平衡率0.638%，合格;（3）低壓側(cè)，ab為2.883 mΩ，bc為2.858 mΩ，ca為2.851 mΩ，不平衡率1.12%，超過了1%的警示值。繞組絕緣電阻測試數(shù)據(jù)正常。鐵芯絕緣、夾件絕緣電阻偏低，分別為813 MΩ、758 MΩ。繞組整體介損測試數(shù)據(jù)正常，電容量與初值未見明顯變化。繞組變形測試數(shù)據(jù)，中壓數(shù)據(jù)正常，低壓頻譜在中頻段有較大程度不重合，高壓繞組無法測出。

3? ? 返廠解體檢查情況

（1）變壓器油箱整體外觀良好，端子箱、橋架、散熱器、風(fēng)機、聯(lián)氣管等主部件完好。

（2）器身上的開關(guān)已經(jīng)明顯炸開，電位電阻已與開關(guān)脫離。開關(guān)的觸點有燒煳的炭黑痕跡。開關(guān)自身連線有2根導(dǎo)線已經(jīng)明顯絕緣燒煳，導(dǎo)線裸露在外，導(dǎo)致了較大面積的炭黑附著在旁柱圍屏上，如圖2所示。

（3）器身表面有明顯的油污，線圈組裝圍屏、各處的引線、螺桿和絕緣件等沒有放電痕跡。但是由于開關(guān)事故損壞嚴(yán)重，產(chǎn)生了大量的炭黑，隨著變壓器油擴散，排油后器身絕緣表面存在很多炭黑物。

（4）解體至各繞組分別檢查，繞組未發(fā)現(xiàn)相間、段間和匝間等絕緣損壞、變形等異常現(xiàn)象，但故障后雜質(zhì)如炭黑等，排油后遺留在繞組絕緣表面，繞組和絕緣件被污染。

（5）對C相套管進行試驗，數(shù)據(jù)如表2所示。

由表2可知，事故后套管磁傘損壞，但性能參數(shù)沒有下降。工頻耐受電壓、局部放電量合格，電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)在工頻試驗前后幾乎沒有變化，不是事故的引起點。

4? ? 故障原因分析

首先，由事故后的試驗數(shù)據(jù)可知，變壓器本體內(nèi)部、繞組的三相電阻值可測，且阻值基本在正常范圍內(nèi)。繞組絕緣電阻測試數(shù)據(jù)正常。鐵芯絕緣、夾件絕緣電阻只是偏低，也并未擊穿。繞組整體介損測試數(shù)據(jù)正常，電容量與初值未見明顯變化。由解體后的情況可知，器身中沒有放電痕跡，各相引線和絕緣件等也沒有異常，已經(jīng)可以排除是變壓器內(nèi)部器身主體部件的問題。

其次，對于磁傘炸裂的套管，由試驗數(shù)據(jù)可知，套管本身無質(zhì)量問題，不是事故引起點，是受到事故波及而損壞的。

最后，在事故現(xiàn)象方面，變壓器上部箱蓋處的開關(guān)頭蓋事故后崩飛，炸成數(shù)瓣，內(nèi)部的開關(guān)芯子嚴(yán)重炸裂，開關(guān)的分接觸頭有燒煳的現(xiàn)象，電位電阻開關(guān)已經(jīng)脫落，僅僅靠開關(guān)內(nèi)部的引線連接，開關(guān)自身連線有2根導(dǎo)線已經(jīng)明顯絕緣燒煳，且導(dǎo)線裸露在外，導(dǎo)致了較大面積的炭黑附著在旁柱圍屏上，如圖3所示，和器身內(nèi)部其他無放電和燒毀現(xiàn)象的部分形成了鮮明對比，說明事故和開關(guān)故障有直接關(guān)聯(lián)。

后臺記錄顯示，00：50，1號主變有載調(diào)壓分接頭轉(zhuǎn)換，由分頭3降至分頭2;00：51、00：52，監(jiān)控信息兩次顯示“動作未完成”;00：59，監(jiān)控信息顯示“1號主變3擋降至2擋”;出口（動作）時間，01：12.632，有載調(diào)壓重瓦斯跳閘;01：12.662，差動保護動作;01：12.750，本體重瓦斯跳閘。開關(guān)故障時接線如圖4所示。后臺顯示A相電流達1 160 A，B相電流1 200 A，也就是事故產(chǎn)生了過電流，電流產(chǎn)生突變的時間約120 ms，而本產(chǎn)品開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)為1 000 A額定電流，熱穩(wěn)定（3 s）電流為8 kA，動穩(wěn)定電流為30 kA。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和變壓器解體觀察，變壓器經(jīng)受住了過電流的影響，但開關(guān)沒有經(jīng)受住過電流的考驗，說明是開關(guān)事故引起了過電流，過電流導(dǎo)致開關(guān)的進一步損壞，并最終導(dǎo)致變壓器退出運行。綜上所述，可以看出事故的根本原因是有載分接開關(guān)在降擋位時因為某種原因（卡頓等）而無法完成動作，造成了過電流，引發(fā)了開關(guān)的燒毀，導(dǎo)致變壓器整體事故發(fā)生。

5? ? 返修方案和試驗

更換新的原型號有載分接開關(guān);鐵芯保留使用;更換除繞組以外的所有絕緣件;引線使用原件，被污染的絕緣支架全部更換;油箱及外部金屬件完好，利用原件修復(fù);更換損壞的高壓C相套管，其余檢查后使用;更換緊固件和密封墊;各種表計等校驗合格后使用。修理完成后進行試驗，最終結(jié)果一次性試驗合格，也從側(cè)面說明事故原因是開關(guān)故障。

6? ? 結(jié)語

有載分接開關(guān)是變壓器重要的核心部件。在投入運行后，由于有載切換開關(guān)頻繁動作，其機械性能和電氣性能都有可能發(fā)生比較大的變化，需要重視這種潛在的不穩(wěn)定因素。

通過此次事故，提出以下建議：

（1）針對此次開關(guān)事故，要對正在供電的使用同廠家同系列開關(guān)的變壓器進行重點監(jiān)視和停電檢查，可尋求開關(guān)廠家的專業(yè)系統(tǒng)檢查服務(wù)。

（2）使用有載開關(guān)的變壓器，做好變壓器廠內(nèi)的驗收和現(xiàn)場安裝前的吊罩檢查。停電檢修時，要加強開關(guān)內(nèi)部螺栓和觸點等各種細(xì)節(jié)的全面檢查。

（3）要嚴(yán)格按照開關(guān)的使用說明書和廠家專業(yè)意見監(jiān)視開關(guān)的運行時間和動作次數(shù)，及時進行吊芯檢查大修。

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收稿日期：2021-02-26

作者簡介：王志遠（1989—），男，遼寧西豐人，工程師，主要從事66～1 000 kV電力變壓器產(chǎn)品設(shè)計、三維設(shè)計和虛擬仿真工作。