一起220千伏變壓器故障處理分析

馬群 王曉輝 沈潤 何成寶

摘要：2021年3月，運行人員在對220千伏某變電站變進(jìn)行巡視時，發(fā)現(xiàn)4號主變低壓側(cè)全絕緣管母異常響聲較大，結(jié)合該地區(qū)今天陰雨天氣，初步判斷全絕緣管母內(nèi)部絕緣存在劣化，為避免缺陷進(jìn)一步擴大導(dǎo)致4號主變跳閘，立即申請4號主變臨停，進(jìn)行進(jìn)一步檢查。

關(guān)鍵詞：變壓器、異常聲響、內(nèi)部絕緣

一、故障前運行方式

1.1正常運行方式

220kV雙母線接線，其中1、3號主變高壓側(cè)運行于220kV正母線，2、4號主變高壓側(cè)運行于220kV副母線，220kV正付母線并列運行。

110kV雙母雙分段接線，1號主變中壓側(cè)701開關(guān)運行于110kV1母線，2號主變中壓側(cè)702開關(guān)運行于110kV2母線，3號主變中壓側(cè)703開關(guān)運行于110kV3母線，4號主變中壓側(cè)704開關(guān)運行于110kV4母線，110kV各母線分列運行。

10kV共8條母線分段接線，1號主變低壓側(cè)雙分支101A、101B開關(guān)分別帶10kV1、2母線，2號主變低壓側(cè)雙分支102A、102B開關(guān)分別帶10kV3、4母線，3號主變低壓側(cè)雙分支103A、103B開關(guān)分別帶10kV5、6母線，4號主變低壓側(cè)雙分支104A、104B開關(guān)分別帶10kV7、8母線。

2.2故障前運行方式

故障前，220kV正母線檢修，3號主變因高壓側(cè)開關(guān)有工作，處于冷備用狀態(tài)。110kV3/4段母聯(lián)710B開關(guān)合位，10kV4/5母線母聯(lián)100B開關(guān)、10kV6/7母線母聯(lián)100C開關(guān)合位。

二、現(xiàn)場檢查結(jié)果

2.1一次設(shè)備情況

通過現(xiàn)場對絕緣管母解體檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣管母A相單相接地和絕緣護(hù)套燒毀。初步判斷，該管母在現(xiàn)場安裝時，施工人員對管母擊穿部位附近中間接頭的絕緣防水密封處理存在缺陷，使絕緣管母防水性能降低，且該絕緣管母無導(dǎo)體屏蔽層，易產(chǎn)生不均勻電場放電，在抱箍處管母絕緣薄弱時，產(chǎn)生擊穿放電。

2.2保護(hù)動作情況

對后臺信息進(jìn)行查看，17時04分，4號主變差動保護(hù)啟動，10千伏某線2段過流保護(hù)動作，調(diào)取4號主變高壓側(cè)電流、低壓側(cè)10千伏104B開關(guān)電流、10千伏8段母線電壓故障錄波如圖1至圖2所示。

從圖1可以看出，在0時刻至T1區(qū)間1.6ms內(nèi)，10千伏8段母線電壓突變過程為A相電壓波形降低，而A、B相電壓均有線電壓升高的短暫趨勢。T1至T2區(qū)間9ms內(nèi)，10千伏8段母線A相電壓降至0，但104B開關(guān)無故障電流流經(jīng)A相回路，說明10千伏系統(tǒng)A相出線無故障，故障點只能在母線內(nèi)側(cè)即在4號主變保護(hù)區(qū)內(nèi)，而104B開關(guān)C相回路電流陡增，說明10千伏系統(tǒng)出線C相發(fā)生了接地故障。

從圖2可以看出，T2至T3階段，10千伏系統(tǒng)A相出現(xiàn)絕緣恢復(fù)的情況，T3時刻以后，10千伏系統(tǒng)基本處于A相接地的狀態(tài)，即A相絕緣管母完全擊穿，而104B故障電流陡增時，10千伏系統(tǒng)出線C相發(fā)生了高阻接地。

從圖3可以看出，在540ms以后，出線C相接地故障被切除，104B開關(guān)C相電流無陡增，10千伏8段母線A相電壓為0，B、C相電壓完全升高至線電壓，為10千伏A相接地，即10千伏管母A相發(fā)生擊穿。

綜合分析，在4號主變低壓側(cè)A相管母發(fā)生擊穿的同時，10千伏該線發(fā)生C相高阻接地，4號主變10千伏側(cè)發(fā)生AC相間非金屬性短路故障，引起4號主變差動保護(hù)啟動，但差流最大為0.545A（二次值）小于保護(hù)動作值1.13A（二次值），主變差動保護(hù)未動作。某10kV二線，線路發(fā)生C相接地，主變低壓側(cè)管母A相接地，構(gòu)成相間短路，距離2段保護(hù)動作。

三、故障原因分析

對于低壓側(cè)中性點不接地系統(tǒng)，在發(fā)生兩相短路接地時，可近似看成相間短路情形。在兩個短路接地點越靠近電源側(cè)或者短路接地阻抗越小，流過故障點的短路電流也就越大。若主變低壓側(cè)管母處發(fā)生A相擊穿接地，而低壓出線側(cè)C相接地點靠近變電站端或者C相完全接地，就有可能使故障電流達(dá)到主變差動保護(hù)動作定值，從而造成主變差動保護(hù)動作。

因為出線流變只有A、C相流變，假如低壓出線側(cè)B相發(fā)生接地，出線并不會發(fā)生過流保護(hù)動作。如果故障電流達(dá)到主變差動保護(hù)定值，則會造成主變差動保護(hù)動作。

四、故障處理情況

因現(xiàn)場陰雨，不具備試驗條件，無法對A、C相管母狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步檢測，且4號主變計劃3月19日至22日檢修，18日晚暫不復(fù)役，根據(jù)19日試驗及廠家物資情況，再進(jìn)一步確定處理方案。

為徹底消除4號主變低壓側(cè)全絕緣管母隱患，計劃將全絕緣管母改造為半絕緣管母加支柱絕緣方式，物資準(zhǔn)備需20天，但4號主變計劃為3月22日送電，為不影響4號主變送電，現(xiàn)場先將10千伏絕緣管母與4號主變解頭，并對主變10千伏樁頭和管母終端進(jìn)行熱縮處理，4號主變先不帶10千伏負(fù)荷運行，待絕緣管母整改完畢后再與4號主變進(jìn)行搭接。