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(hào)變壓器差動(dòng)保護(hù)、本體重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)，同時(shí)本體壓力釋放動(dòng)作。該變電站10千伏備自投動(dòng)作成功，35千伏備自投未動(dòng)作，35千伏Ⅱ段母線失電。

關(guān)鍵詞：變壓器、壓力釋放、高能放電

一、故障前運(yùn)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(hào)變壓器分列運(yùn)行。1號(hào)變壓器帶35千伏Ⅰ段母線及10千伏Ⅰ段母線，2號(hào)變壓器帶35千伏Ⅱ段母線及10千伏Ⅱ段母線。母聯(lián)710、310、110均處于分位。

該變電站2號(hào)變壓器型號(hào)SFSZ8-31500/110，接線組別YN，yn0，d11，南京電力變壓器廠產(chǎn)品，1997年出廠，2005年投運(yùn)（某變電站2005年投運(yùn)時(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)正常。最近一次油色譜試驗(yàn)日期為2020年8月20日，各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常。

該變電站2號(hào)變壓器非電量保護(hù)為北京四方生產(chǎn)的CSC-336C型保護(hù)，2019年6月投運(yùn)，2號(hào)變壓器AB套保護(hù)均為北京四方生產(chǎn)的CSC-326T1-G型保護(hù)，2019年6月投運(yùn)，10千伏備自投為北京四方生產(chǎn)的CSD-246A-G型保護(hù)，2019年6月投運(yùn)。

二、現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果

1、SOE信息

2020-11-01 11：09：52.299 2號(hào)變壓器保護(hù)B保護(hù)啟動(dòng)

2020-11-01 11：09：52.303 2號(hào)變壓器保護(hù)A保護(hù)啟動(dòng)

2020-11-01 11：09：52.312 2號(hào)變壓器保護(hù)A保護(hù)動(dòng)作

2020-11-01 11：09：52.312 2號(hào)變壓器保護(hù)A縱差差動(dòng)速斷

2020-11-01 11：09：52.325 2號(hào)變壓器保護(hù)A保護(hù)跳閘

2020-11-01 11：09：52.337 2號(hào)變壓器保護(hù)B保護(hù)動(dòng)作

2020-11-01 11：09：52.337 2號(hào)變壓器保護(hù)B縱差差動(dòng)速斷

2020-11-01 11：09：52.346 2號(hào)變壓器本體壓力釋放

2020-11-01 11：09：52.352 2號(hào)變壓器保護(hù)B保護(hù)跳閘

2020-11-01 11：09：52.382 2號(hào)變壓器本體重瓦斯

2、保護(hù)動(dòng)作報(bào)文

2號(hào)變壓器差動(dòng)保護(hù)定值如下：

從保護(hù)動(dòng)作報(bào)文信息可知，A、B套保護(hù)均達(dá)到差動(dòng)速斷定值8.3A后動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作正確。

3、保護(hù)錄波分析

隨后檢修人員調(diào)取后臺(tái)2號(hào)變壓器差動(dòng)保護(hù)錄波信息，A、B套保護(hù)錄波數(shù)據(jù)一致，同時(shí)發(fā)現(xiàn)故障開(kāi)始時(shí)高壓側(cè)A、B相電流存在較大反相的故障電流，且高壓側(cè)A、B相電壓波形發(fā)生較大畸變，同時(shí)由于35千伏側(cè)存在發(fā)電廠電源，中壓側(cè)A、B相也反映了相類似的故障波形，低壓側(cè)則沒(méi)有故障電流。

高、中壓側(cè)A、B相的故障電流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后，使得差流出現(xiàn)在A、B、C三相，且在A、B相電流反相時(shí)存在的關(guān)系，與錄波圖形所示大致一致。

因此通過(guò)錄波波形及保護(hù)動(dòng)作情況初步判斷，故障發(fā)生在變壓器內(nèi)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(duì)2號(hào)變壓器及三側(cè)設(shè)備進(jìn)行檢查及試驗(yàn)。2號(hào)變壓器三側(cè)設(shè)備檢查及試驗(yàn)正常;2號(hào)變壓器高壓側(cè)A、B相套管、中壓側(cè)A、B、C三相套管本體瓷件與底座法蘭之間可見(jiàn)明顯位移，發(fā)生位移的套管油已漏光或正在滴油。檢修人員隨后對(duì)2號(hào)變壓器高、中、低壓側(cè)套管及引線進(jìn)行了檢查，未見(jiàn)外部放電痕跡，因此初步排除了近區(qū)短路的可能。

隨后對(duì)2號(hào)變壓器開(kāi)展診斷性試驗(yàn)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(yàn)正常。2號(hào)變壓器油色譜數(shù)據(jù)嚴(yán)重超標(biāo)，乙炔達(dá)786μL/L（標(biāo)準(zhǔn)5），氫氣達(dá)2248μL/L（標(biāo)準(zhǔn)150），總烴達(dá)1797μL/L（標(biāo)準(zhǔn)150）。由于乙炔數(shù)據(jù)出現(xiàn)方頭峰，判斷實(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)如下：

2號(hào)變壓器油色譜本次及歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)

另外，該變電站2號(hào)變壓器2020年共發(fā)生過(guò)兩起出口短路故障，分別為2月15日35千伏某線路過(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，重合成功，以及6月15日35千伏某線路跳閘（用戶內(nèi)部原因）。兩次出口短路故障后，檢修人員均按照十八項(xiàng)反措要求對(duì)變壓器本體進(jìn)行了油色譜分析，均未見(jiàn)異常。

三、故障原因分析

初步判斷變壓器本體內(nèi)部發(fā)生了瞬間的高能電弧放電，引發(fā)相間短路故障，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。因短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了大量的氣體，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，且壓力釋放閥無(wú)法及時(shí)泄壓，進(jìn)一步導(dǎo)致變壓器高壓側(cè)A、B相套管、中壓側(cè)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(shí)間極短，且電弧的路徑不固定，診斷性電氣試驗(yàn)結(jié)果又無(wú)明顯異常，因此初步判斷變壓器內(nèi)部繞組本體損傷不嚴(yán)重，需進(jìn)一步通過(guò)吊罩，解體查找內(nèi)部電弧放電點(diǎn)。

四、故障處理情況

通過(guò)查找公司范圍內(nèi)退役及備品情況，查到兩座變電站內(nèi)各有1臺(tái)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(hào)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(kāi)展外觀檢查及試驗(yàn)工作。存放于某變電站的變壓器由于高壓套管未恢復(fù)，需待11月2日對(duì)高壓套管重新復(fù)裝后，再進(jìn)行檢查及試驗(yàn)工作。兩臺(tái)變壓器檢查結(jié)束后，將綜合考慮性能及安裝尺寸因素，選用其中一臺(tái)調(diào)撥至某變電站進(jìn)行安裝，以盡快恢復(fù)該變電站的正常運(yùn)行方式。

該變電站2號(hào)變壓器故障跳閘后，由于差動(dòng)保護(hù)和非電量保護(hù)僅切除702、302、102開(kāi)關(guān)，在35千伏母線上的發(fā)電廠線路依舊對(duì)某變電站35千伏系統(tǒng)供電，在發(fā)電容量不能滿足35千伏負(fù)荷用電需求后發(fā)生頻率下降，直至發(fā)電機(jī)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(xiàn)：

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