一起220kV主變雷擊損壞事故的原因分析

1、一起220kV主變雷擊損壞事故的原因分析第46卷第5期2009年5月變玨器ZV0I.46NO.5Mav2oo9運行啦妒一起220kV主變雷擊損壞事故的原因分析王文洪(廣東電網(wǎng)東莞供電局,廣東東莞523120)摘要:介紹了一起220kv變壓器雷擊損壞故障的分析及處理過程.關(guān)鍵詞:變壓器;色譜分析;故障中圖分類號:TM406文獻標(biāo)識碼:B文章編號:l0018425(2009)05一oo64一O3AnalySiSOfLightningDamageOf220kVMainTranSfOrmerWANGWenhOng(DongguanPOwerSuppIyBureau,Dongguan523120,Chi

2、na)Abstract:TheanalysisandtreatmentOfIightningdamage0fa220kVtransf0m1erarepresented.KeywOrds:TransfOrmer;ChrOmatOgraphicanaJysis;Damage1引言2O08年7月20日21時,東莞某站22OkV2號主變雷擊跳閘,經(jīng)現(xiàn)場檢查及分析判斷,認為2號主變本體內(nèi)部可能發(fā)生放電故障.在現(xiàn)場的吊罩檢查中發(fā)現(xiàn)2號主變低壓繞組至高壓電抗器的連接裸露銅管發(fā)生三相嚴(yán)重的放電.因此筆者就本次主變雷擊損壞的事故進行綜合分析,并提出相關(guān)的改進措施,確保主變的安全可靠運行.2故障概述2號主變高壓中

3、性點,中壓中性點接地運行.2號主變聯(lián)結(jié)組別為YNyn0d1l;內(nèi)置電抗器和低壓繞組串聯(lián);短路電流和額定電流(均為線電流)分別為:低壓79210A/4399A,中壓14320A/l205A,高壓611OA/715.7A.2008年7月20日21時51分36秒,該站llOkV同桿架設(shè)的兩條1l0kV線路遭雷擊,距離I段,零序過流I段動作,A相跳閘,測距2.3km,2s后重合閘成功.同時,21時51分38秒,2號主變差動保護(主I:比率差動,工頻變化量差動,差動速斷動作;主:比率差動動作)和非電量保護(輕瓦斯,重瓦斯,壓力釋放)動作,跳開2202,102,502甲,5O2乙開關(guān).現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)2號主變

4、壓力釋放閥噴油,氣體繼電器內(nèi)有25OmL氣體,從保護動作及現(xiàn)場檢查情況可以初步判斷,該主變可能發(fā)生嚴(yán)重的內(nèi)部故障.3故障初步分析3.1主變油化驗數(shù)據(jù)結(jié)果分析在故障發(fā)生后,對2號主變本體絕緣油中氣體分析數(shù)據(jù)與6月17日正常運行的本體絕緣油氣體分析數(shù)據(jù)進行比較,發(fā)現(xiàn)故障后油色譜檢驗結(jié)果最高值為H2(1177.6UL),總烴(1262饑)及C2H2(649.4IJ,L),超注意值.C0和CO2含量對比6月l7日試驗數(shù)據(jù)并無增長,其上部油樣氣體組分含量較下部油樣氣體組分含量高.具體數(shù)據(jù)如表1所示.通過表l數(shù)據(jù)分析,可判斷故障涉及固體絕緣的可能性較小,發(fā)生在變壓器內(nèi)部裸金屬火花放電性故障的可能性較高.3

5、.2主變故障錄波數(shù)據(jù)分析該站2號主變兩套差動保護裝置同時跳閘,從主變微機保護裝置中內(nèi)部錄取的波形進行分析(以下以第一套保護裝置錄波進行數(shù)據(jù)分析).2號主變?nèi)嗖铍娏鞑ㄐ?如圖l所示(橫坐標(biāo)表示采樣故障時間點數(shù),縱坐標(biāo)表示差流,是主變額定電流,e的倍數(shù)).根據(jù)坐標(biāo)可見,A相最大差流7.9,e(135ms);B相最大差流8.2(120ms);C相最大差流8.3(130ms).5王文洪:一起220kV主變雷擊損壞事故的原因分析表1故障前色譜數(shù)據(jù)TabIe1ChrOmatograpllicdatabef0refauIt絕緣油色譜分析,L?四比值法日期H2CHtC2H6C2H4C2H2COCO2總烴CH

6、4,H2C2CH4C2C2H6C2HCH42oo8一O6一l78.847.921.621.59O26292232l1.130.180.200.98O2oo8一O720382,9157.414l81.838l7022426734.20.41O.o9l3.02.120o8一O7211l76.6280.821.43l1.1649.465222O11262O.24O.0814.52.O8(上層)2008一O721782.9216_317.3246.3508.257O2O43988.1O.28O.o814.22.o6(下層)采樣時間,ms圖1主變?nèi)嗖铍娏鞑ㄐ蜦ig.1Wavef0咖ofthree1.p

7、hasedifferealcurrentinnlaintransfb珊er從該站故障錄波系統(tǒng)中調(diào)出故障期間2號主變的電壓,電流錄波圖,并對2號主變高壓,低壓側(cè)電流(低壓側(cè)采用雙分支的主接線方式),電壓變化情況進行了分析,如圖2,圖3所示(圖2高壓側(cè)CT變比為8O0/1,圖3中壓側(cè)CT變比為l20o/1).由錄波圖測量故障電流及各相差流分析可知,高壓側(cè)最大故障電流為4.23×8o0=3383A(A相).從圖2和圖3中可以看出,高壓側(cè)的最大短路電流峰值為4.8×800=384OA.從高壓側(cè)電流分析,訊1V圖2I側(cè)電流,電壓波形F.ig.2WaVef0rmsofcurrentan

8、dvoItageonIside1O?50髫_o.5一l一1.5之腳-腳國C姒,f_|O204O6O8Ol0ol2014016Ol80200采樣時間,msA上一'一'一一;i采樣時I司/ms圖3側(cè)電流,電壓波形FigI3Wavefb珊s0fcurrentandv0ltage叩side在采樣點第46ms出現(xiàn)了明顯的增大,差電流出現(xiàn)在采樣點第56ms,這說明開始發(fā)生區(qū)外故障.在8ms之后差電流出現(xiàn),分析高壓側(cè)及中壓側(cè)的電流波形沒有發(fā)生明顯的飽和現(xiàn)象,差電流本身畸變并不嚴(yán)重,并呈現(xiàn)不斷增大的趨勢,說明該差電流是由變壓器內(nèi)部故障引起的.與此同時,主變低壓側(cè)(無電流側(cè))出現(xiàn)了電壓基本消失的

9、情況,說明低壓側(cè)出現(xiàn)了故障,導(dǎo)致低壓側(cè)三角形環(huán)出現(xiàn)了不平衡現(xiàn)象,在低壓側(cè)三角形環(huán)內(nèi)形成了很大零序環(huán)流的故障電流,這樣就使中壓側(cè)的短路電流三相基本同相.3.3電氣試驗分析2008年7月21日,對2號主變和三側(cè)避雷器進行了高壓試驗.主變絕緣電阻,主變介損,套管介損,直流電阻及繞組變形等項目的試驗結(jié)果合格,與上次預(yù)試驗結(jié)果相比無明顯變化.避雷器在線檢測儀正常,變壓器三側(cè)避雷器1mA直流電壓及0.75.mA下的泄漏電流正常.因此,變壓器主絕緣和繞組等基本正常,繞組無短路和變形.根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu),高壓,中壓繞組發(fā)生三相短路故障的可能性不大,變壓器低壓側(cè)的薄弱點為串聯(lián)電抗器的引線.變玨毪'46卷4

10、主變吊罩檢查結(jié)果2008年7月22日,對故障主變吊罩檢查發(fā)現(xiàn)的情況如下:(1)l0kV變壓器低壓側(cè)A相電抗器至C相電抗器方向,從B相電抗器開始引線木夾件有開裂斷開現(xiàn)象,C相電抗器拐彎處到低壓套管出線之間的引線(靠近變壓器低壓側(cè)C相手孔位置)有多處明顯短路放電燒焦痕跡,其中有一個夾件螺絲屏蔽罩上有放電痕跡,其拐彎處的木夾件全部斷裂且電抗器引線有部分已嚴(yán)重變形,有一相電抗器避雷器的引線被燒斷.(2)電抗器位置分布有微小的銅珠,油箱底部有跌落的木夾件塊,皺紋紙和螺絲等雜物,變壓器器身上分布有散落的皺紋紙.(3)三相高,中,低壓繞組沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形和絕緣擊穿.從上述吊罩檢查的結(jié)果與初步分析的變壓器上

11、部串聯(lián)電抗器裸金屬絕緣擊穿放電的初步判斷相吻合.5事故原因分析基于對主變的試驗和吊罩檢查結(jié)果,對故障分析如下:導(dǎo)致該變壓器內(nèi)部故障的直接原因是由于雷擊1l0kV線路.在l10kV線路中引人雷電波,它沿線路入侵經(jīng)變壓器前的避雷器,但沒有達到避雷器的動作電壓,雷電壓在進入變壓器前因振蕩而升高,在雷電流進入變壓器中性點接地點時,在接地電阻上產(chǎn)生很大的沖擊壓降.并通過中性點大部分施加在低壓和高壓繞組上(主變繞組布置位置:鐵心一低壓繞組一中壓繞組一高壓繞組一調(diào)壓繞組).雷電沖擊電壓分配在中壓繞組和接地電阻上,在中壓側(cè)A相入侵的8456A雷電電流通過電磁感應(yīng)在高壓繞組上產(chǎn)生的高壓,其大小與進波的電壓幅值和

12、變壓器變比成正比關(guān)系,與接地電阻的大小成反比.由于雷電沖擊電流比較大,突變釋放能量的時間短,在低壓繞組感應(yīng)較大的雷電沖擊電流,由于該主變內(nèi)置電抗器和低壓繞組串聯(lián),阻礙低壓繞組內(nèi)流過雷電流突變.在低壓串聯(lián)電抗器的端部感應(yīng)電壓凡?s?曲,其中n為電抗器繞組匝數(shù),s為繞組面積.同時低壓繞組的雷電流產(chǎn)生的零序磁通將匝鏈于高壓繞組,在繞組上將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢,導(dǎo)致內(nèi)置電抗器至低壓繞組引線擊穿.雷電沖擊電流通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生傳遞過電壓,在低壓側(cè)a相和b相方向傳播,如圖4所示.圖4雷電入侵波進入變壓器Fig.4CircuitoflightIlingwaVeintraI-sf_0哪er6結(jié)論此次變壓器損壞發(fā)生在重合閘之前,由于雷電波人侵到電抗器K1和K2位置時發(fā)生全反射,如果內(nèi)置電抗器至低壓繞組引線之間距離不夠時會造成擊穿短路;若內(nèi)置電抗器至低壓繞組引線夾持強度不夠,那么在低壓線路短路累積效應(yīng)會造成引線松動,間距減小,電壓升高,同樣可以致使主變內(nèi)部出現(xiàn)短路故障.為防止類似故障發(fā)生應(yīng)采取如下措施:對于故障類型的變壓器,內(nèi)部裸露的導(dǎo)體都應(yīng)加包絕緣,并加強串聯(lián)電抗器引線支架及外殼的強度.對于中性點有效接地系統(tǒng)的中性點不接地運行的變壓器,在投運和停運以及事故跳閘過程中應(yīng)限制出現(xiàn)中性點位移過電壓,必須裝設(shè)可靠的過電壓