一起110千伏變壓器跳閘故障分析

鄒明翰

摘要：2020年11月，某變電站2號變壓器差動保護、本體重瓦斯保護動作，跳開變壓器三側開關，同時本體壓力釋放動作。該變電站10千伏備自投動作成功，35千伏備自投未動作，35千伏Ⅱ段母線失電。

關鍵詞：變壓器、壓力釋放、高能放電

一、故障前運行方式

該變電站110千伏、35千伏、10千伏均為單母線分段接線。故障前110千伏1、2號變壓器分列運行。1號變壓器帶35千伏Ⅰ段母線及10千伏Ⅰ段母線，2號變壓器帶35千伏Ⅱ段母線及10千伏Ⅱ段母線。母聯710、310、110均處于分位。

該變電站2號變壓器型號SFSZ8-31500/110，接線組別YN，yn0，d11，南京電力變壓器廠產品，1997年出廠，2005年投運（某變電站2005年投運時利舊北門變退役變壓器）。上次檢修日期為2019年6月16日，各例行試驗數據正常。最近一次油色譜試驗日期為2020年8月20日，各項數據正常。

該變電站2號變壓器非電量保護為北京四方生產的CSC-336C型保護，2019年6月投運，2號變壓器AB套保護均為北京四方生產的CSC-326T1-G型保護，2019年6月投運，10千伏備自投為北京四方生產的CSD-246A-G型保護，2019年6月投運。

二、現場檢查結果

1、SOE信息

2020-11-01 11：09：52.299 2號變壓器保護B保護啟動

2020-11-01 11：09：52.303 2號變壓器保護A保護啟動

2020-11-01 11：09：52.312 2號變壓器保護A保護動作

2020-11-01 11：09：52.312 2號變壓器保護A縱差差動速斷

2020-11-01 11：09：52.325 2號變壓器保護A保護跳閘

2020-11-01 11：09：52.337 2號變壓器保護B保護動作

2020-11-01 11：09：52.337 2號變壓器保護B縱差差動速斷

2020-11-01 11：09：52.346 2號變壓器本體壓力釋放

2020-11-01 11：09：52.352 2號變壓器保護B保護跳閘

2020-11-01 11：09：52.382 2號變壓器本體重瓦斯

2、保護動作報文

2號變壓器差動保護定值如下：

從保護動作報文信息可知，A、B套保護均達到差動速斷定值8.3A后動作，保護動作正確。

3、保護錄波分析

隨后檢修人員調取后臺2號變壓器差動保護錄波信息，A、B套保護錄波數據一致，同時發現故障開始時高壓側A、B相電流存在較大反相的故障電流，且高壓側A、B相電壓波形發生較大畸變，同時由于35千伏側存在發電廠電源，中壓側A、B相也反映了相類似的故障波形，低壓側則沒有故障電流。

高、中壓側A、B相的故障電流經過轉換后，使得差流出現在A、B、C三相，且在A、B相電流反相時存在的關系，與錄波圖形所示大致一致。

因此通過錄波波形及保護動作情況初步判斷，故障發生在變壓器內部A、B相間。

4、變壓器本體檢查情況

安措布置完畢后，檢修人員對2號變壓器及三側設備進行檢查及試驗。2號變壓器三側設備檢查及試驗正常;2號變壓器高壓側A、B相套管、中壓側A、B、C三相套管本體瓷件與底座法蘭之間可見明顯位移，發生位移的套管油已漏光或正在滴油。檢修人員隨后對2號變壓器高、中、低壓側套管及引線進行了檢查，未見外部放電痕跡，因此初步排除了近區短路的可能。

隨后對2號變壓器開展診斷性試驗檢查，包括絕緣電阻、直流電阻、介損及電容量、低電壓短路阻抗、空載試驗正常。2號變壓器油色譜數據嚴重超標，乙炔達786μL/L（標準5），氫氣達2248μL/L（標準150），總烴達1797μL/L（標準150）。由于乙炔數據出現方頭峰，判斷實際含量超出了儀器量程，不止786。最近兩次及本次油色譜試驗數據如下：

2號變壓器油色譜本次及歷史試驗數據

另外，該變電站2號變壓器2020年共發生過兩起出口短路故障，分別為2月15日35千伏某線路過流Ⅰ段保護動作，重合成功，以及6月15日35千伏某線路跳閘（用戶內部原因）。兩次出口短路故障后，檢修人員均按照十八項反措要求對變壓器本體進行了油色譜分析，均未見異常。

三、故障原因分析

初步判斷變壓器本體內部發生了瞬間的高能電弧放電，引發相間短路故障，導致差動保護動作。因短時間內產生了大量的氣體，重瓦斯保護動作，且壓力釋放閥無法及時泄壓，進一步導致變壓器高壓側A、B相套管、中壓側A、B、C三相套管在壓力的沖擊下脫離底座法蘭。另外，由于此次高能電弧放電時間極短，且電弧的路徑不固定，診斷性電氣試驗結果又無明顯異常，因此初步判斷變壓器內部繞組本體損傷不嚴重，需進一步通過吊罩，解體查找內部電弧放電點。

四、故障處理情況

通過查找公司范圍內退役及備品情況，查到兩座變電站內各有1臺110千伏三圈退役變壓器，接線組別與容量均與該變電站2號變壓器相同。由于上述變壓器均已退役半年以上，檢修人員上述退役變壓器開展外觀檢查及試驗工作。存放于某變電站的變壓器由于高壓套管未恢復，需待11月2日對高壓套管重新復裝后，再進行檢查及試驗工作。兩臺變壓器檢查結束后，將綜合考慮性能及安裝尺寸因素，選用其中一臺調撥至某變電站進行安裝，以盡快恢復該變電站的正常運行方式。

該變電站2號變壓器故障跳閘后，由于差動保護和非電量保護僅切除702、302、102開關，在35千伏母線上的發電廠線路依舊對某變電站35千伏系統供電，在發電容量不能滿足35千伏負荷用電需求后發生頻率下降，直至發電機低頻切除。因此影響到了電源接于該變電站的兩座35千伏變電站。

參考文獻：

[1]何文林、李宏雯。500kV變壓器重瓦斯動作的原因分析。華東電力，2014[12]。