一起110kV變壓器跳閘事故原因分析

李志強　楊育峰　蒲憑山

（陜西有色天宏瑞科硅材料有限責任公司，陜西 佳縣　719208）

在工廠供配電系統(tǒng)中，經(jīng)常會遇到操作過電壓或雷電過電壓，而且如果過電壓值超過配電系統(tǒng)中電氣設備的耐壓值，就會造成電氣設備事故，進而使供電中斷，影響工廠供配電的可靠運行，甚至會導致整個工廠停車，發(fā)生安全事故。所以為了提高供電的可靠性，減少過電壓對電氣設備帶來的損害，工廠供配電系統(tǒng)中一般均裝設避雷器。

變壓器在電力輸送過程中起著十分重要的作用，對化工廠更是起到至關重要的作用，因為一旦故障停電，就會對工廠造成重大的經(jīng)濟損失，所以根據(jù)國家規(guī)范，為了保護變壓器高壓繞組防止被擊穿，某新建化工廠對全廠12臺110kV變壓器本體高壓側均裝設屏蔽式插接避雷器。

屏蔽式插接避雷器不僅具有金屬氧化物避雷器的特性優(yōu)點，而且更重要的是，產(chǎn)品外部采用金屬殼體全屏蔽，利用固體絕緣插拔式配合安裝，可觸摸，防觸電、使用方便、性能可靠等優(yōu)點，在供配電系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。此屏蔽式插接避雷器由兩部分組成，一部分為避雷器內(nèi)錐，環(huán)氧樹脂材料，起絕緣作用；另一部分為避雷器芯體，即外露部分（如圖1所示）。

圖1　避雷器結構圖

本文對該化工廠110kV變壓器跳閘事故進行了分析診斷，結合現(xiàn)場實際情況判斷為避雷器內(nèi)錐炸裂引起的變壓器差動保護、重瓦斯、壓力釋放動作。通過對該屏蔽式插接避雷器的拆除分解、變壓器運行工況和避雷器實際的安裝情況分析，找出了避雷器炸裂的主要原因。

1　事件經(jīng)過

某新建化工廠1號110kV變壓器電氣交接試驗均合格，于2017年6月26日11點順利投運，空載24h一切正常。

2017年6月28日16點19分電氣監(jiān)控系統(tǒng)報警顯示1號110kV變壓器差動保護、重瓦斯、壓力釋放超大保護跳閘動作，經(jīng)現(xiàn)場查看為變壓器B相避雷器芯體與內(nèi)錐連接處往外噴油（如圖2所示）。

圖2　1號變壓器現(xiàn)場圖

根據(jù)避雷器的結構及現(xiàn)場實際情況，初步判斷避雷器內(nèi)錐炸裂，導致變壓器保護動作跳閘。

2　避雷器拆卸檢查

事故發(fā)生后，立即對該變壓器B相避雷器進行了拆卸和外觀檢查。外觀檢查發(fā)現(xiàn)避雷器芯體沒有異常，只是避雷器芯體與內(nèi)錐連接處外噴油。

隨后，對避雷器芯體進行了拆卸，發(fā)現(xiàn)該變壓器避雷器內(nèi)錐炸裂（分別如圖3和圖4所示），對變壓器內(nèi)壁有明顯的放電痕跡（如圖4所示）。經(jīng)檢查還發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)錐底部有明顯的水珠（如圖 3所示），且固定避雷器芯體的4個螺絲孔中其中的1個有手工攻絲的痕跡。

圖3　避雷器內(nèi)錐

圖4　放電現(xiàn)象

從現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，避雷器內(nèi)錐對變壓器內(nèi)壁進行了放電，造成環(huán)氧樹脂內(nèi)錐底部及變壓器內(nèi)壁被熏黑的現(xiàn)象。也可以說明，避雷器內(nèi)錐對變壓器內(nèi)壁持續(xù)放電造成內(nèi)錐炸裂的原因。

3　變壓器運行工況分析

該避雷器裝設在110kV變壓器的一次側，且這種屏蔽式插接避雷器在110kV變壓器上是第一次應用。所以非常有必要對變壓器運行的工況進行分析，以查清故障原因。

1）操作過電壓

該廠是新建化工廠，且變壓器剛投入運行29h，所帶負荷只是部分照明燈和空調設備，110kV側及10kV側都沒有任何操作，可以明確不是操作過電壓造成的。

2）雷擊過電壓

根據(jù)當?shù)貧庀缶仲Y料，故障前該地區(qū)的天氣顯示為晴天，所以該廠110kV變電站及與之相連的線路不會有雷擊現(xiàn)象，可以排除雷電過電壓的影響。

4　原因分析

造成變壓器本體上避雷器炸裂的主要原因有操作過電壓、雷電過電壓、變壓器內(nèi)部放電故障、避雷器內(nèi)部缺陷、內(nèi)部受潮等。初步排除操作過電壓和雷電過電壓后分析其他原因。

4.1　變壓器內(nèi)部故障

事故發(fā)生后，立即對該臺變壓器油樣進行取樣分析，油樣結果顯示總烴、乙炔和氫含量均超標，判斷變壓器內(nèi)部發(fā)生放電現(xiàn)象。

變壓器廠家對變壓器繞組的直流電阻、鐵心的絕緣電阻、繞組的絕緣電阻進行了檢測，結果表明均符合國家標準要求，所以判斷變壓器本體內(nèi)部沒有發(fā)生故障。

4.2　避雷器缺陷

該廠使用的是西安神電電器有限公司 CM110屏蔽式插接避雷器，是首次應用在110kV變壓器上的。主要技術參數(shù)見表1。

表1　避雷器主要參數(shù)

根據(jù)電氣交接試驗規(guī)范及避雷器廠家的說明書，在投運前需要對其進行交接試驗，主要項目為避雷器絕緣電阻、直流1mA參考電壓和泄漏電流的測量，其結果（見表2、表3）均符合產(chǎn)品要求。初步排除避雷器內(nèi)部缺陷。

表2　避雷器絕緣電阻

表3　避雷器直流參考電壓及泄漏電流

4.3　內(nèi)部受潮

該避雷器安在安裝完成后，避雷器一周有凹槽，雨天凹槽內(nèi)有積水，導致避雷器固定法蘭鋼板（如圖1所示）下接觸面浸泡在水里，后來發(fā)現(xiàn)此缺陷后，使用密封膠將該凹槽全部密封。

B相避雷器拆開時，發(fā)現(xiàn)內(nèi)錐底部有水珠，如圖3所示。由于設計和工藝過程控制不嚴的避雷器會出現(xiàn)密封系統(tǒng)有缺陷現(xiàn)象，所以初步判斷由于變壓器設計原因造成避雷器周圍積水導致避雷器內(nèi)錐受潮，且發(fā)現(xiàn)此缺陷后只是用密封膠將凹槽密封，沒有拆卸避雷器進行檢查，長時間將會造成內(nèi)錐結露，導致放電現(xiàn)象。

4.4　安裝缺陷

將避雷器拆卸后，發(fā)現(xiàn)固定避雷器芯體的一個螺孔不對應，有明顯的攻絲痕跡。后經(jīng)避雷器廠家證實，安裝避雷器時，發(fā)現(xiàn)螺栓帶不上，現(xiàn)場在螺孔上進行了攻絲，攻絲導致避雷器內(nèi)錐受損。

通過上述分析得出，避雷器安裝上的缺陷造成內(nèi)錐受損，而避雷器內(nèi)錐受潮發(fā)生放電加劇了內(nèi)錐的損壞，進一步造成內(nèi)錐炸裂，對變壓器內(nèi)壁放電，進而導致變壓器油中氣體含量發(fā)生變化引起變壓器差動、重瓦斯、壓力釋放超大動作而跳閘。

5　結論

110kV變壓器本體一次側加裝避雷器是一次新的應用，為了避免由于避雷器故障而導致變壓器跳閘：①要加強設備生產(chǎn)的過程監(jiān)督和設備驗收；②在實時跟進安裝過程，發(fā)現(xiàn)安裝問題應及時討論確定合適的安裝方案；③要加強運行過程的監(jiān)督，此避雷器沒有選裝計數(shù)器，建議加裝計數(shù)器，在運行過程中記錄計數(shù)器的泄漏電流，定期對數(shù)據(jù)繪制曲線進行分析，發(fā)現(xiàn)泄漏電流增大及時匯報并進行帶電或停電測試，以預防事故的發(fā)生。