一起35kV主變短路損壞事故的分析與處理

劉 勇 李紅軍 朱祚恒 董秀成 古世甫 范鎮南

①國網四川省電力公司阿壩供電公司 ②國網四川省電力公司技能培訓中心 ③國網四川省電力公司達州供電公司 ④西華大學流體及動力機械教育部重點實驗室

針對一起35kV主變的短路損壞事故，結合故障記錄、現場勘查與試驗資料，準確揭示了故障的發生機理。在此基礎上，對此次事故暴露出的運維檢修管理問題，進行了剖析，并提出了針對性整改措施。本文的工作對于提升電力變壓器的運維檢修水平，具有較為直接具體的參考價值。

電力變壓器的安全穩定運行水平，不但取決于其設計制造水平，更取決于其運維檢修質量。特別是對于電網部門而言，更需要加強電力變壓器運維檢修人員的相關履職技能及日常管理工作，方能切實保障此類設備的運行安全[1-7]。

本文以某35kV變電站的一次真實的主變短路損壞事故為例，對故障形成機理、相關運維檢修及管理措施缺陷，進行了綜合分析探討，并提出了針對性的整改措施。

1 事故經過

1.1 事故前的運行方式

事件發生前，ZML35kV變電站（主接線圖見圖1）35kV HYMZ線351、RZ線352、35kV站用變309、35kVⅠ母及PT運行，35kVZZ線353熱備用，1、2號主變并列運行，10kV LW線951、LK線952、LX線953、10kVⅠ母及PT運行。

圖1 事故前的運行接線圖

1.2 事故經過及運行處置情況

4月21日16時48分，ZML 35kV變電站2號主變差動保護動作（監控報文見圖2），2號主變高壓側302開關跳閘，值班運行人員聽到主變場地傳來相當尖銳的嗡嗡聲，隨即到變壓器場地查看，發現聲音來自1、2號主變本體，同時從兩臺主變呼吸器處往外冒油，主變油枕油位明顯上升。16時49分，值班運行人員手動拉開10kV LX線953、LK線952開關，主變異響仍未消失；16時52分，手動拉開2號主變低壓側902開關后，主變異響消失；16時53分，將1號主變轉為熱備用，并匯報地調，隨即對全站設備檢查，發現2號主變高壓側302開關柜出柜處穿墻套管燒毀（短路故障點見圖3）。4月22日，值班運行人員對1號主變試送成功，并上報國網A自治州供電公司運檢部。

圖2 差動保護動作監控報文

圖3 短路故障點位置

2 事故原因分析

2.1 現場勘查及試驗情況

4月23日，公司檢修班到達現場發現1、2號主變油箱壁、呼吸器及其對應的地面上有大量油跡，運行人員反映此油跡為21日故障時從呼吸器噴出所致，同時2號主變瓦斯繼電器內集有大量氣體。35kV302開關柜穿墻套管已嚴重燒毀，主變低壓側10kV 901、902開關報控制回路斷線（相關現場照片見圖4至圖6）。

圖4 2號主變噴油油跡

圖5 2號主變瓦斯繼電器集有大量氣體

圖6 燒毀的套管和燒蝕嚴重的開關柜

公司檢修人員隨即對2號主變進行試驗（部分試驗數據見表1至表7以及圖7與圖8），并對2號主變302開關柜穿墻套管進行了更換。經試驗數據分析，判斷2號主變已受到短路電流沖擊，內部繞組有變形、絕緣損壞和700 ℃及以上過熱跡象，需吊芯做進一步檢查和確認。由于短路電流經由1號主變流向2號主變，1號主變同樣受短路電流沖擊，1號主變內部存在與2號主變相同情況。

表1 主變繞組連同套管介損、電容量、絕緣電阻測試數據

表2 主變繞組絕緣電阻測試數據

表3 主變變比測試數據

表4 變壓器油油質簡化試驗數據

表5 變壓器油色譜分析報告

表6 2號主變高壓繞組相關系數分析結果

表7 2號主變低壓繞組相關系數分析結果

圖7 2號主變高壓繞組頻率響應特征曲線

圖8 2號主變低壓繞組頻率響應特征曲線

2.2 檢修處理情況

4月29日，對2號主變實施吊芯檢查，發現35kV高壓側A相繞組變形（圖9），鐵軛和高壓側C相套管處有疑是“水珠”的油滴（圖10），用紙擦拭后點燃，發出“噼噼啪啪”聲，結合變壓器油微水數據（84.45μg/mL），證實確為水珠，同時根據變壓器器身油跡和積灰情況初步判斷進水點在高壓側C相套管法蘭膠墊處。

圖9 2號主變高壓側A相繞組變形

圖10 吊芯后發現含水“油滴”

同時，二次人員對主變保護裝置及10kV902、901開關檢查發現，當901、902開關在分位時，保護裝置分位指示燈正常；當901、902開關在合位時，保護裝置合位指示燈不亮，保護測控裝置報“控制回路斷線”的信號，檢查開關本身操作機構控制回路正常，初步判斷為保護裝置功能異常，保護動作時不能動作出口跳開關。由于901、902開關的操作板在后備保護測控裝置中，主變差動保護、高后備保護、低后備保護動作都不能將低壓側開關跳開。隨后，檢修人員用線路保護裝置替代原2號主變保護裝置。

另據現場吊芯檢查，繞組及鐵芯絕緣恢復正常（2500 MΩ），因此初步排除高、低壓繞組及鐵芯之間絕緣受損可能，現場試驗時絕緣電阻過低的主要原因為油中水分含量太高所致。同時，發現變壓器各密封膠墊普遍老化。為查找過熱點，將已變形的高壓側A相繞組拆卸后，發現繞組第22層匝間存在短路燒蝕痕跡（圖11）。根據以上情況，認為2號主變壓器需返廠大修。

圖11 2號主變高壓側匝間短路燒蝕痕跡

2.3 事故原因揭示

在此基礎上，通過進一步調查分析，認為本次事故主要形成原因在于以下三點。

其一，該變電站35kV高壓室房頂長期存在多處漏水點，其中一處漏水位置正對35kV302開關柜穿墻套管上方（圖12與圖13）。4月21日為大雨天氣，雨水漏至302開關柜頂部，而穿墻套管在安裝之時即存在裂口（圖14），雨水經裂口進入套管內部，引起放電擊穿并起弧，最終發展成短路故障，是本次事件的直接原因。

圖12 35kV高壓室房頂漏水位置示意圖

圖13 35kV開關柜頂部被漏水銹蝕圖示

圖14 燒毀的穿墻套管及其表面裂口位置

其二、變電站1、2號主變低壓側901、902開關保護裝置故障，保護無法出口，2號主變302開關柜穿墻套管發生短路故障，2號主變差動保護動作902開關未分閘，是本次事件的主要原因。

其三、事故發生前該35kV變電站1、2號主變高低壓側并列運行，故障發生后，當值運行人員先后拉開10kV LX線953、LK線952開關后再手動拉開2號主變低壓側902開關，事故處置不當延誤了故障隔離時間，致使短路時間持續4分鐘，故障電流持續對1、2號主變沖擊，造成主變噴油、內部繞組變形，是本次事件的重要原因。

3 事故暴露出的問題分析

運檢管理部門基于此次故障，針對其暴露出的運維檢修管理問題，進行了深入分析，認為此次事故之所以發生，其主要問題在于以下四方面的工作沒有做好。

其一，是隱患排查治理不到位。該變電站35kV高壓室頂部存在漏水隱患，此前已經由該站運行人員向自治州供電公司進行了匯報，但長期未得到處理，致使該隱患引發設備事件。

其二，是驗收工作不到位。該變電站的驗收工作存在死角和盲區，未能及時發現其2號主變302開關柜穿墻套管安裝時存在裂口的問題，導致雨水經裂口進入套管內部引起放電擊穿并起弧，最終發展成嚴重短路故障。

其三，是該變電站運行管理亟待加強。主要體現在以下四個方面：一是運行人員未按規定開展特巡。當值運行人員明知35kV開關室漏水，卻未在下雨的特殊天氣下開展巡視檢查，也沒有及時采取主動停電避險措施，造成事故。二是不按規定開展運行日常工作。運行日志缺“兩票三制”等運行信息記錄；缺陷記錄亦不完整，901，902開關保護裝置合位指示燈不亮、保護測控裝置報“控制回路斷線”等重大缺陷居然未上缺陷記錄；未按規定定期組織開展事故預想、反事故演習等工作。三是運行人員事故處置能力欠缺。故障發生后，當值運行人員拉開10kV LX線953、LK線952開關后，再手動拉開2號主變低壓側902開關，事故處置不當，延誤了故障隔離時間，反應出運行人員故障判斷、處置能力欠缺。

其四，是檢修管理不到位。主要體現在以下兩個方面：一是按照公司設備運維有關規定，35kV變電站設備運行檢修工作均由各縣公司負責，自該35kV變電站建成投運以來，其所屬縣公司居然未對該站設備實施過檢修預試工作。二是對設備缺陷尤其是保護測控裝置報“控制回路斷線”的危急缺陷，未按缺陷管理辦法規定進行閉環管理，更未做到按期消缺。

4 相關整改措施

基于上述分析，提出以下針對性整改措施。

其一，切實開展隱患排查治理工作。具體措施包括以下四點：一是針對此次主變近區短路造成設備事件，組織開展防近區短路專項隱患排查治理，防止變壓器等主設備事件。二是結合日常運維檢修、春秋安檢查、專項活動等工作，“有計劃、分層次、無死角”地對輸變電設備設施開展安全隱患排查，落實隱患排查治理常態機制。三是嚴格按照隱患治理“五落實”規定，實施建檔管理和治理。四是結合實際編制年度反事故措施計劃，以及安全技術勞動保護措施計劃，安排、落實所需資金，對重大缺陷、隱患進行整治，加快老舊設備的技術改造，增強設備可靠性。

其二、強化驗收工作。必須嚴格按照標準化驗收規定和要求，開展新建、改擴建及檢修預試驗收，杜絕遺留缺陷。

其三、嚴格落實變電運行相關規定。具體措施包括以下三點：一是嚴格執行“兩票三制”，無遺漏做好運行、缺陷記錄。二是加大對老舊設備及超負荷工況運行設備的特殊巡視力度，及時發現設備缺陷，嚴格設備缺陷閉環管理。三是加大對運行人員培訓力度，按規定定期組織開展事故預想、反事故演習等工作，提供運行人員變電運行技術技能水平及事故處置能力。

其四、加強檢修管理。具體措施包括以下兩點：一是充分利用內地對口支援民族地區電力建設工作的契機，協調、借助對口援建單位力量和資源，逐步對35kV變電站設備一次全面的檢修預試工作，提供設備健康水平。二是嚴格按照缺陷管理辦法規定對設備缺陷進行閉環管理、按期消缺。

5 結語

電力變壓器的運維檢修質量，對于其安全穩定運行水平，有著舉足輕重的影響。只有全面抓好驗收工作管理、隱患排查治理、日常巡視履職培訓、狀態檢修管理等一系列工作，方能全面可靠地保證其運行安全。特別是對于民族地區的此類工作，更需要高度重視，方能對其可持續良性發展，提供更為優質、可靠的清潔電能保障。