淺談大型電力變壓器幾例故障分析

上海滬怡電氣科技有限公司

淺談大型電力變壓器幾例故障分析

電力變壓器是工、礦企業(yè)，電力系統(tǒng)發(fā)變電企業(yè)的核心設(shè)備，安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與否，輕則關(guān)系到企業(yè)的安全和經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)生變壓器設(shè)備事故還將影響或干擾國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行。作者結(jié)合近期幾例電力變壓器事故調(diào)查報(bào)告進(jìn)行分析，以期引起廣大電力工作者對電力變壓器的重視。
1、繞組引線固定支架斷裂差動保護(hù)動作
1.1 事件經(jīng)過
2009年6月21日12時(shí)51分，某廠 1號機(jī)組主變SSPB-240000/220/Yx/D系統(tǒng)220千伏（kV）側(cè)110千伏（kV）側(cè)等三側(cè)開關(guān)跳閘與系統(tǒng)解列。經(jīng)檢查確認(rèn)是誤投1號主變溫度高保護(hù)壓板，主變溫度高保護(hù)動作掉閘。19時(shí)18分，1號發(fā)電機(jī)帶1號主變零起升壓至1號發(fā)電機(jī)靜子電壓9500V時(shí)，電氣主控室事故喇叭響，1號機(jī)控制盤：“主變輕瓦斯”、“主變重瓦斯“、 “保護(hù)動作”“錄波器動作”信號亮。1號發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)MK、01開關(guān)跳閘。經(jīng)檢查，1號主變差動及重瓦斯保護(hù)動作掉閘。
1.2 事故處理
19時(shí)整檢查1號主變系統(tǒng)無異常并確認(rèn)開關(guān)掉閘原因后，斷開1號主變溫度高保護(hù)壓板。19時(shí)18分，1號發(fā)電機(jī)帶1號主變壓器零起升壓至1號機(jī)靜子電壓9500V時(shí)，1號主變發(fā)生噴油、開關(guān)跳閘。
1.3 設(shè)備檢查
經(jīng)對變壓器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，變壓器低壓側(cè)V相繞組引線固定支架支撐木架斷裂，一根螺栓掉落，使其支撐角鐵下沉，旁邊右側(cè)400mm處低壓側(cè)V、W相引出線下部匯流排間有放電燒痕，引線絕緣有碳黑現(xiàn)象。支撐木架三處發(fā)現(xiàn)裂紋。V相繞組圍屏中間護(hù)箍斷裂。油箱底部殘油發(fā)黑。
1.4原因分析
1.4.1 1號主變溫度高保護(hù)誤投掉閘是造成1號機(jī)組掉閘的主要原因。
1.4.2變壓器存在上述制造缺陷，其支撐角鐵長期在重力作用和所支撐重物的壓力作用下下沉，造成與其下方的W相低壓側(cè)繞組引出線銅排絕緣距離小于放電距離形成接地短路產(chǎn)生弧光，弧光擊穿絕緣油引起V、W相相間短路，造成變壓器瓦斯保護(hù)和V、W相差動保護(hù)動作。
1.5處理結(jié)果
結(jié)合變壓器吊罩大修，對變壓器低壓內(nèi)部連線及固定支架進(jìn)行更改。將變壓器低壓側(cè)所有引出線進(jìn)行重新加固，對接觸面的平整度重新進(jìn)行處理,重新更換低壓側(cè)連線絕緣紙,嚴(yán)格按<<電力變壓器檢修導(dǎo)則>>要求加裝雙蝶簧及采用不銹鋼螺釘固定支架,嚴(yán)防出現(xiàn)絕緣支架松動現(xiàn)象。
1.6防范措施
1.6.1舉一反三，加強(qiáng)繼電保護(hù)的日常維護(hù)和校驗(yàn)工作，消除“重裝置輕回路”的思想和行為，對其它保護(hù)裝置，利用設(shè)備停運(yùn)機(jī)會進(jìn)行檢查，對改造保護(hù)要*檢查。
1.6.2今后在改造、校驗(yàn)工作中要詳細(xì)檢查保護(hù)出口及控制回路，尤其是改造工作要把好質(zhì)量關(guān)和技術(shù)關(guān)。
1.6.3 將1號發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)由原9秒發(fā)信號，改為0秒發(fā)信號，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子線圈及其引出線以至變壓器內(nèi)部低壓繞組的接地故障。
1.6.4 1號主變投運(yùn)后，加強(qiáng)油色譜分析工作，投運(yùn)后第1天、第3天、第5天、第10天、第15天、1個(gè)月、1個(gè)半月、2個(gè)月時(shí)刻分別對變壓器油取樣進(jìn)行色譜分析和油中微水分析。
1.6.5 改進(jìn)目前取油樣方法,取油樣時(shí)，應(yīng)全過程應(yīng)在全密封的狀態(tài)下進(jìn)行，油樣不得與空氣接觸，應(yīng)同時(shí)取油箱和油枕內(nèi)油樣，以使所取油樣能更好的反映變壓器油的數(shù)據(jù)。
1.6.6 進(jìn)入夏季大負(fù)荷期間，氣溫較高，運(yùn)行、點(diǎn)檢和檢修維護(hù)人員要加強(qiáng)對1號主變壓器的巡視，及時(shí)記錄溫度變化，監(jiān)視變壓器運(yùn)行情況。
1.6.7利用紅外測溫和紅外成像設(shè)備，對1號主變高、中側(cè)套管、變壓器本體器身進(jìn)行監(jiān)視和檢查。⑧嚴(yán)格按照變壓器檢修工藝要求進(jìn)行變壓器的檢修工作，工作中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，提高檢修質(zhì)量，增強(qiáng)人員責(zé)任心，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備存在的各種隱患。
經(jīng)過檢修處理后，7月3日22時(shí)16分, 1號主變零起升壓正常后并網(wǎng)。
SSPB--240000/220
2變壓器壓力釋放閥的控制電纜絕緣擊穿
2.1事件經(jīng)過
某年6月12日13時(shí)03分，運(yùn)行中的B號機(jī)組“主變SPF7—360000/220壓力跳閘”保護(hù)動作，B號主變油開關(guān)跳閘與系統(tǒng)解列。光字牌“B號主變壓力釋放跳閘”、“220千伏（kV）側(cè)保護(hù)動作”、來牌。在對B號發(fā)變組壓力跳閘電纜測絕緣時(shí)，發(fā)現(xiàn)該電纜101對157相間絕緣為0MΩ。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，B號變壓器壓力釋放閥的控制電纜接頭處（在主變本體上部金屬槽盒內(nèi)）在運(yùn)行中擊穿，經(jīng)處理,對地及相間絕緣均為200MΩ。

2.2原因分析：
B號主變壓力釋放閥控制電纜的接頭處，手包絕緣運(yùn)行中擊穿，形成導(dǎo)電通道，啟動了“B號主變壓力跳閘保護(hù)”中間繼電器5ZJ，導(dǎo)致B號機(jī)組跳閘，是造成本次事件的直接原因。在主變停電檢修中沒有及時(shí)對該電纜進(jìn)行良好的檢查和維護(hù)，使該控制電纜接頭自投入運(yùn)行4年多時(shí)間里，這一潛伏性絕緣缺陷，沒有及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理，是造成該事件的間接原因。主變壓力釋放閥動作保護(hù)，在設(shè)計(jì)規(guī)程GB-1485中規(guī)定“該保護(hù)可以作用跳閘，也可以作用于信號”，因此東北某省電力勘測設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)時(shí)，上述兩個(gè)回路設(shè)計(jì)都有，而且在施工時(shí)按設(shè)計(jì)安裝了上述兩個(gè)回路，機(jī)組至投入運(yùn)行后，該保護(hù)一直投入運(yùn)行，各級管理人員和繼電保護(hù)專業(yè)人員，對該保護(hù)是否一定作用跳閘疏于管理，在DL/572-95電力變壓器運(yùn)行規(guī)程中5.4中，明確規(guī)定：“變壓器的壓力釋放閥接點(diǎn)宜作用于信號”。其含義是該壓力釋放閥動作可靠性差，易造成主變的誤動。
2.3采取措施
2.3.1分別對B號主變A、B號壓力釋放閥接線處進(jìn)行重新絕緣處理及防水處理，測量其絕緣為200 MΩ。
2.3.2運(yùn)行中無法對A號主變壓力釋放閥接線進(jìn)行檢查，待機(jī)組停電檢修時(shí)進(jìn)行全面檢查處理。
2.3.3結(jié)合今年檢修對B號主變壓力釋放閥接線進(jìn)行改造。取消該控制電纜的中間接頭和全廠壓力釋放閥接點(diǎn)僅作用于信號改造，取消壓力釋放閥跳閘回路或?qū)⒃摶芈返谋Ｗo(hù)壓板斷開，并在運(yùn)行規(guī)程中對壓力釋放閥動作后的處理進(jìn)行重新補(bǔ)充規(guī)定。
2.3.4舉一反三，結(jié)合今后設(shè)備檢修，對全廠所有跳閘回路和二次回路全面進(jìn)行檢查，重點(diǎn)是室外二次回路電纜的中間接頭。
2.3.5各級專業(yè)管理人員及各專業(yè)的專業(yè)人員，要加強(qiáng)對規(guī)程制度的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)專業(yè)管理，消除管理上的漏洞。
3變壓器套管內(nèi)部嚴(yán)重缺油造成事故
3.1事件經(jīng)過
8月14日20時(shí)47分220千伏（kV）變電所一聲巨響，SSPSL-150000/220/Y0/Y0/D高備變220千伏（kV）側(cè)W相套管爆炸著火。主控制室警鈴、警報(bào)響，中央信號盤“主機(jī)、主變掉牌”信號表示，高備變盤“壓力下降”、“瓦斯回路故障”、“輕瓦斯動作”、“通風(fēng)回路故障”信號表示，開關(guān)掉閘。
高備變220千伏（kV）側(cè)W相套管著火，人員迅速打119報(bào)警，同時(shí)拉開高備變?nèi)齻?cè)開關(guān)、刀閘，組織救火，接到報(bào)警后，相關(guān)人員將火撲滅。
3.2原因分析
3.2.1事故直接原因，變壓器W相套管缺油經(jīng)分析認(rèn)為，由于變壓器套管內(nèi)部嚴(yán)重缺油，加之有潮氣侵入，（該地區(qū)持續(xù)下雨）在套管內(nèi)部導(dǎo)電桿上部電容芯上邊緣處，電場分布不均勻、電場強(qiáng)度大、對地電位高，先產(chǎn)生電暈和局部放電，然后沿電容芯表面爬電，zui后經(jīng)套管法蘭和箱體及地線放電擊穿（變壓器器身接地線已熔斷），造成W相套管接地性故障，并引起套管爆炸，引發(fā)套管絕緣油的燃燒起火。對變壓器本體產(chǎn)生高溫烘烤，使得變壓器W相附近局部溫度急劇升高，在高溫作用下氧化、分解而析出各種成分的氣體，內(nèi)部形成氣流，造成矽膠罐密封薄弱處向外噴油。與此同時(shí)新機(jī)高備變重瓦斯保護(hù)動作。造成W相套管燒損的主要原因是該套管缺油，潮氣侵入或可能進(jìn)水而引發(fā)沿面放電擊穿，zui后導(dǎo)致套管爆炸。
3.2.2間接原因
一是檢修維護(hù)不到位:新機(jī)高備變于2009年6月5日進(jìn)行了春檢預(yù)試工作，并未發(fā)現(xiàn)任何異常情況，但沒有對變壓器進(jìn)行全面的檢查。多年來，高備變未進(jìn)行過大修，電氣檢修人員對設(shè)備底數(shù)不清，zui終導(dǎo)致高備變損壞事故發(fā)生。二是化學(xué)對油質(zhì)監(jiān)督不力?；瘜W(xué)《油分析監(jiān)督管理》規(guī)定要定期進(jìn)行絕緣油的分析工作，但新機(jī)高備變套管從未進(jìn)行過油質(zhì)分析，致使變壓器套管缺油狀況未能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。
3.3采取措施
3.3.1 嚴(yán)格執(zhí)行《關(guān)于防止電力設(shè)備事故的25項(xiàng)重點(diǎn)要求》，按照可操作、可執(zhí)行的原則，認(rèn)真制定反事故措施計(jì)劃并認(rèn)真加以執(zhí)行和考核。
3.3.2 認(rèn)真貫徹執(zhí)行預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程，做到不漏項(xiàng)，可核查。針對變壓器、套管、斷路器等充油設(shè)備的油品質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督檢查，做到定期巡查，定期取樣化驗(yàn)。對所有220千伏（kV）、35千伏（kV）油浸設(shè)備進(jìn)行全面認(rèn)真細(xì)致的普查。尤其是油位、油溫、環(huán)境溫度的檢查。
3.3.3 對所有220千伏（kV）、35千伏（kV）油浸設(shè)備進(jìn)行油色譜和油質(zhì)特性試驗(yàn)。查閱設(shè)備歷年試驗(yàn)報(bào)告，重點(diǎn)檢查電容型套管的介質(zhì)損耗和電容量的變化，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性趨勢分析，對查出有異常的設(shè)備要立即進(jìn)行復(fù)試。
3.3.4 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行認(rèn)真修改，補(bǔ)充對變壓器各項(xiàng)參數(shù)檢查的項(xiàng)目和條款，完善檢查制度和崗位責(zé)任制。通過此次事故，舉一反三，對其它電氣設(shè)備的油質(zhì)監(jiān)督全部復(fù)查一遍，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，避免同類事故再次發(fā)生。
4變壓器內(nèi)部放電造成跳閘
4.1 變壓器內(nèi)部放電造成跳閘

4.1.1 某廠3號主變內(nèi)部存在放電故障，機(jī)組設(shè)備被迫停運(yùn)。原因：B相線圈上部鋼壓圈與壓頂螺帽之間的絕緣墊塊移位脫落，造成鋼壓圈與壓頂螺帽之間放電，有明顯的放電痕跡，致使鋼壓圈形成“短路匝”。造成變壓器內(nèi)部放電故障。
4.1.2某廠1號主變高壓側(cè)A相套管總烴超過注意值、氫氣超過注意值。1號主變被迫停止運(yùn)行，更換1號主變A相高壓套管。原因：含氣空腔中的放電，已導(dǎo)致固體絕緣物產(chǎn)生放電痕跡或穿孔，這種空腔是由于不*浸漬、氣體過飽和、空吸作用、高濕度等原因造成。
4.1.3某廠1號主變高壓側(cè)B相套管噴油，被迫停機(jī)。原因：由于氣溫低（-21度）造成主變高壓側(cè)B相套管穿芯鐵桿與導(dǎo)電桿收縮率不同，又由于穿芯鐵桿上部緊固螺絲有所松動，導(dǎo)致下部接線頭與導(dǎo)電桿下端面接觸不良，由于鐵桿過熱放電產(chǎn)生大量熱量，將套管中油加熱，體積膨脹壓力增大，使油從套管從上部噴出。
4.2防范措施：
4.2.1加強(qiáng)封母、主變引線、變壓器鐘罩等大電流元件的檢查、清掃工作，防止大電流設(shè)備運(yùn)行中發(fā)熱。
4.2.2 重視接地網(wǎng)及電氣設(shè)備接地引下線的定期檢查，防止接地裝置腐蝕斷裂、接地故障電流燒斷接地裝置等事故發(fā)生。
4.2.3 做好變壓器的冷卻系統(tǒng)的檢查、沖洗工作，保證主設(shè)備安全運(yùn)行。加強(qiáng)充油設(shè)備的油氣色譜監(jiān)督，及時(shí)跟蹤異常油設(shè)備運(yùn)行情況。巡檢中，應(yīng)高度重視主變高壓套管的油位，防止高壓套管缺油爆炸引起主設(shè)備損壞。
4.2.4 充分利用遠(yuǎn)紅外設(shè)備，定期進(jìn)行電氣設(shè)備帶電測溫工作。重視高壓套管、主變引線接頭、刀閘觸頭等帶電接觸面的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)。定檢期間應(yīng)重視開關(guān)設(shè)備、變壓器設(shè)備以及互感器設(shè)備上銅鋁接頭的檢查，防止斷線事件發(fā)生。
4.2.5 重視電瓷設(shè)備的防污閃工作，做到逢停必掃。惡劣天氣應(yīng)增加巡視次數(shù)，發(fā)現(xiàn)絕緣表面放電嚴(yán)重設(shè)備及時(shí)上報(bào)廠部協(xié)調(diào)處理，防止污閃事故發(fā)生。重視升壓站支柱瓷瓶的運(yùn)行安全性，嚴(yán)防升壓站瓷瓶斷裂事故發(fā)生，定檢期間重視母線側(cè)支柱瓷瓶的檢查和更換工作，重點(diǎn)檢查瓷瓶鑄鐵根部、頂部轉(zhuǎn)動部位，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)更換。運(yùn)行人員提高巡回檢查的質(zhì)量，在氣候異常的天氣時(shí)重點(diǎn)對變壓器外部的檢查，加強(qiáng)對變壓器油溫和油位的監(jiān)視。