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一起500﹢kV變壓器典型事故原因分析

文檔作者：何云春1 姜磊2 文檔來源： 1．華能龍開口水電有限公司 2．保山供電局		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月03日
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上一篇：一起勵磁系統(tǒng)故障原因分析及防范措施

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第36卷第2期水電站機(jī)電技術(shù)
!Q!!堡蘭旦Mechanical&amp;amp;Electrical Technique of Hydropower Station
V01．36 No．2
Apr．2013
一起500 kV變壓器典型事故原因分析
何云春1，姜磊2
(1．華能龍開口水電有限公司，云南昆明650206；2．保山供電局，云南保山678000)
摘要：對某電廠一起500 kV變壓器由于高壓線圈股間短路，逐步發(fā)展為匝間短路，從而引起高低壓線圈短路、低
壓側(cè)避雷器爆炸的事故原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為防止類似事故的發(fā)生提供了借鑒。
關(guān)鍵詞：變壓器；典型；事故；原因；分析
中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672—5387(2013)02—0046—03
0前言
分析的事故變壓器為特變電工沈陽變壓器集團(tuán)
有限公司2009年1月生產(chǎn)，設(shè)備型號為
DSP一260000／500，繞組為高低高結(jié)構(gòu)，三相為YNd l 1
連接組，用于700 MW水輪發(fā)電機(jī)組的出口升壓變
(單元機(jī)組接線)。事故相為B相(以下簡稱“事故變
壓器”)，高壓側(cè)采用油／SF6套管與500 kV GIS設(shè)備
連接，低壓側(cè)采用油／空氣套管與18 kV封閉母線連
接，中性點采用油／空氣套管引出直接接地。
事故變壓器于2009年10月完成現(xiàn)場安裝及交
接試驗，各項試驗指標(biāo)合格，11月正式并網(wǎng)運行。
2010年4月1日至4月21日期間隨發(fā)電機(jī)組停機(jī)
檢修，按國家相關(guān)試驗規(guī)程要求對事故變壓器進(jìn)行
了相關(guān)電氣預(yù)防性試驗，試驗結(jié)果無異靜t1。自事故
變壓器并網(wǎng)運行后，電廠維護(hù)人員即按相關(guān)規(guī)程要
求對事故變壓器絕緣油進(jìn)行色譜分析和簡化試驗，
試驗結(jié)果均無異常121。2010年12月29日對事故變
壓器絕緣油進(jìn)行過一次色譜分析，分析結(jié)果無異常。
1事故概況
2011年1月4日14：56，電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
事故變壓器事故報警：變壓器保護(hù)差動速斷、零序差
動速斷、比率差動、工頻變化量差動、重瓦斯、壓力釋
放保護(hù)動作，變壓器跳閘，高廠變出線開關(guān)跳閘，輕
瓦斯、繞組溫度高啟動發(fā)信號。故障持續(xù)時間70
ms，最大故障電流18．43 kA，最大差流14．23Ie(二次
值)，高壓側(cè)零序電流15．如(二次值)。故障引起事故
變壓器殼體變形，壓力釋放閥動作大量噴油，低壓側(cè)
避雷器燒毀，未對電網(wǎng)造成影響，電廠其它發(fā)供電設(shè)
備運行正常，變壓器所有保護(hù)裝置正確動作，迅速切
除故障。
事故前，水輪發(fā)電機(jī)組處在停機(jī)備用狀態(tài)，事故
變壓器與系統(tǒng)連接，僅帶廠用電運行，此期間內(nèi)無任
何運行操作。
2事故后試驗情況
2．1油化試驗情況
事故發(fā)生后，電廠油化人員抽取事故變壓器瓦
斯繼電器中的氣體樣本，通過觀察和現(xiàn)場試驗，確認(rèn)
瓦斯繼電器中的氣體為無色、可燃性氣體。隨后抽取
事故變壓器本體底部、頂部、中部油樣，底部油樣存
在大量黑色懸浮物，其余油樣為淡黑色、存在少量黑
色懸浮物。隨后油化人員對頂部、中部油樣進(jìn)行了氣
相色譜分析。表1給出了事故后變壓器B相、A相、
C相，以及B相事故前最后一次本體油樣色譜分析
的試驗結(jié)果。
由表1可以看出：B相油中總烴、乙炔(C：H：)、
氫氣(H：)均已嚴(yán)重超標(biāo)圓。C相乙炔(C：H：)發(fā)生異
常。
對B相頂部、C相底部故障氣體按改良三比值
法[31的編碼規(guī)則進(jìn)行計算，所得C：H托：地、CHJH：、
C：H托：H6比值范圍編碼分別為1、0,2和1、2、2。由
此，結(jié)合事故變壓器(B相)外殼變形嚴(yán)重及油樣內(nèi)
存在大量黑色懸浮物，可初步判斷事故變壓器事故
收稿日期：2012—1卜29
作者簡介：何云春(1983一)，男，工程師，從事電氣一次、二次設(shè)備的
運行、維護(hù)管理工作。
萬方數(shù)據(jù)
第2期何云春，等：一起500 kV變壓器典型事故原因分析47
表1色譜分析試驗結(jié)果
＼項目是蕊羹旱蕊篡盒囂黧羆蕊篡相本29體下H B2010
＼ 年 12
＼ ／旺幾，江幾，灶幾／Il【幾部油樣
氣體組分＼ 7肛幾
氮氣(H2)4275．61 5 407．57 8．64 8．82 9．22
一薏鏟1124．46 1373．3l 152．29 128．76 160．13
i囂警469．88 440．93 509．28 380．43 4礬08
甲烷(CHO 1 996．28 2 170．30 5．01 10．83 2．88
乙烷m)344．79 391．02 0．67 1．19 0．44
乙烯(c2H4)2 867．61 3 143．82 0．98 8．81 O．12
乙炔(C2H2)3 250．63 3 449．38 0．00 11．03 0．00
急蒿8 359．31吣4冠s．酌，ms ，．弭
原因可能是由于材質(zhì)和制造存在缺陷等原因，導(dǎo)致
線圈發(fā)生匝問或餅問短路產(chǎn)生短時工頻續(xù)流的高能
量電弧放電引起。C相變壓器乙炔(C2H：)發(fā)生異常
可能是由于事故變壓器發(fā)生故障時，引起過電壓沖
擊，過電壓幅值超過高壓或低壓繞組絕緣水平，產(chǎn)生
放電引起網(wǎng)。
2．2電氣試驗情況
結(jié)合事故變壓器外殼變形嚴(yán)重以及油樣內(nèi)存在
大量黑色懸浮物，以及油試驗結(jié)果分析，可初步判斷
事故變壓器內(nèi)部損壞較為嚴(yán)重，已無必要再進(jìn)行電
氣試驗翻。
由于油試驗中C相乙炔(C2H：)發(fā)生異常，為極
早確定C相是否存在內(nèi)部故障，電廠電氣試驗人員
及電力研究院試驗人員對A相、C相變壓器均進(jìn)行
了直流電阻、絕緣電阻、直流泄漏電流、介質(zhì)損耗因
素、低壓短路阻抗、繞組變形、局部放電等試驗，試驗
結(jié)果均無異常。由此，可判斷A相、C相變壓器并無
明顯故障同，C相變壓器乙炔(C2H：)發(fā)生異常可能由
于事故變壓器發(fā)生故障時，引起低壓繞組過電壓，過
電壓幅值超過繞組絕緣水平，產(chǎn)生低能量放電引起01。
3內(nèi)檢及解體檢查情況
3．1內(nèi)檢情況
1月8日電廠維護(hù)人員配合廠家人員對事故變
壓器進(jìn)行內(nèi)檢，發(fā)現(xiàn)高壓線圈圍屏上部撕裂嚴(yán)重，高
壓線圈上部第1、2、3線餅嚴(yán)重?zé)龘p，部分壓釘脫落，
端絕緣燒損，短軸側(cè)器身與油箱之間的定位頂緊用
墊塊發(fā)生移位，見圖1、2，其它部位未見異常。
圖1高壓線圈受損部位
圖2墊塊發(fā)生位移部位
3．2解體檢查
4月3日至4日，廠家人員在現(xiàn)場對事故變壓
器進(jìn)行了解體檢查。檢查發(fā)現(xiàn)：
(1)在高壓出線與分接引線間的高壓線圈外圍屏
呈軸向撕裂狀破損，沒有電弧灼傷痕跡，成外“凸”狀。
(2)高壓1線圈內(nèi)部第48號到3號撐條之間的
中部出頭線段，導(dǎo)線存在多處明顯燒損及放電痕跡。
中部第1、2餅線段(第1號到第4撐條間)有明顯變
形，且匝絕緣損壞，在此區(qū)間的上部撐條已經(jīng)燒毀。
在中部向上第1餅，第3匝和第4匝之間有明顯放
電痕跡，第3匝線損壞最為嚴(yán)重，有一根線已經(jīng)受力
拉斷(見圖3)。
(3)在高壓線圈1中部出線內(nèi)圈取得的電磁線
上有點弧形灼傷痕跡，三組合導(dǎo)線上存在“對應(yīng)性”
機(jī)械損傷(見圖4)。
萬方數(shù)據(jù)
水電站機(jī)電技術(shù)第36卷
圖3高壓線圈內(nèi)部
圖4電磁線機(jī)械損傷點
(4)高壓線圈2上部出頭根部成型件有爬電痕
跡，相對應(yīng)的線圈上部出頭根部有明顯碳黑痕跡，在
出頭對應(yīng)的鐵心圍屏上有明顯的受力撕裂痕跡。
(5)低壓線圈自出線端始，位于線圈X端首端
右轉(zhuǎn)約22／23撐條檔，有一電弧灼傷點。
4結(jié)論及建議
(1)從事故后試驗結(jié)果，以及現(xiàn)場解體檢查情況
分析，此次事故的發(fā)生主要是由于事故變壓器在制
作過程中，由于線圈繞制過程違反工藝規(guī)程，致使高
壓線圈A段的三組合導(dǎo)線上存在機(jī)械性損傷(和毛
刺)。運行過程中，電磁線的絕緣因毛刺的存在且機(jī)
械應(yīng)力作用受到破壞，首先造成線匝的股間短路，進(jìn)
而形成匝間短路，而自動保護(hù)裝置不能及時動作，然
后逐步形成該區(qū)域的匝間短路嘲。短路過程中生成的
油氣及碳黑，在強冷油流的作用下推向線圈上端部，
造成變壓器端部絕緣降低，導(dǎo)致上端部高、低壓線圈
間放電，之后沿著高壓2線圈上部出頭根部，經(jīng)心柱
地屏到鐵心拉板結(jié)束。
(2)此次事故中變壓器上端部高、低壓線圈間雖
然存在放電通道，但主要放電通道在高壓線圈首端，
這樣就使低壓線圈y端故障時產(chǎn)生過電壓，引起低
壓側(cè)避雷器燒毀，同時將C相低壓線圈首端對地電
位相應(yīng)提高，超出其絕緣水平，引起低能量放電。這
就是事故后C相變壓器中檢出乙炔的原因。
(3)變壓器制造階段造成的設(shè)備缺陷，常規(guī)試驗
方法很難發(fā)現(xiàn)，具有較大的隱蔽性，一旦設(shè)備運行后
不能較好的從根本上消除，這對設(shè)備的長期安全穩(wěn)
定運行有較大的影響，因此必須加強制造階段的監(jiān)
督管理，嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，確保制造質(zhì)量。
(4)由于變壓器內(nèi)部少數(shù)線圈匝間絕緣擊穿不
能及時引起自動保護(hù)裝置的動作，而只有很多線匝
出現(xiàn)擊穿時，自動保護(hù)裝置才能動作，將變壓器與電
源斷開，從而導(dǎo)致事故的擴(kuò)大。因此，完善大型變壓
器油中溶解氣體、局部放電等在線絕緣監(jiān)測系統(tǒng)顯
得尤為重要?！?
參考文獻(xiàn)：
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版社．1997：27-41．
【2】GB／T 7252—2001．變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則
IS]．2001．
p】汪紅梅．電力用油(氣)【M】．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：
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【4】孫堅明，孟玉嬋，劉永洛．,gYs用油分析及油務(wù)管理【M】．北
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【5】陜西省電力公司組編．變壓器檢修【M】．北京：中國電力出版
社，2003：198—211．
【6】成永紅．電力設(shè)備絕緣檢測與診斷【M】．北京：中國電力出版
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陰朱明通．氣相色譜法對變壓器故障的檢測與診斷01．變壓
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