1 前言
某110kV 變電站1 號主變SFSZ8-25000/110由于事故造成了變壓器的損壞。公司將變壓器返回制造廠并組成事故聯(lián)合調(diào)查小組,分析了事故原因,并制定了搶修方案。
2 事故經(jīng)過
事故當(dāng)天天氣晴朗, 氣溫高達(dá)39℃。13 時26分,運行人員突然聽到爆炸聲,1 號主變內(nèi)部聲響異常,隨后1 號主變重瓦斯和差動保護動作,斷開主變?nèi)齻?cè)斷路器,變壓器退出運行。
3 變壓器損壞情況
(1)繞組。低壓繞組a 相、b 相上部3 餅~4 餅匝間短路燒損,并向上拱起,上部端絕緣損壞。
(2)鐵心。對應(yīng)低壓繞組a 相和b 相損壞處心柱邊緣燒壞。上夾件a 相有兩個壓釘肢板從焊縫處脫落,c 相也有一個壓釘肢板脫落。
(3)器身絕緣。a 相端部50mm 厚層壓木板折斷, 并且有兩個Φ42 壓釘連同Φ55 壓釘碗穿透,b相也有一個壓釘將壓釘肢板穿透。a 相和b 相低壓繞組內(nèi)紙筒也有局部損壞。
4 事故分析
由變壓器損壞情況,經(jīng)直觀分析,認(rèn)為該變壓器
在事故中受到了過電壓和短路沖擊。
4.1 過電壓沖擊
該變壓器低壓繞組為連續(xù)式,如圖1 所示。連續(xù)式繞組在入波時,前幾個線段的段間電位差較高,尤其是K 處的軸向和徑向的合成電場很強,在發(fā)生過電壓時極易被擊穿。從低壓繞組a 相、b 相3 餅~4 餅匝間短路燒損及鐵心柱邊緣燒壞的情況可說明,低壓繞組a 相和b 相承受過電壓沖擊對鐵心擊穿,而且形成匝間擊穿短路。
4.2 短路沖擊
圖1 連續(xù)式繞組線段示意圖
變壓器在短路時將產(chǎn)生很大的軸向力和徑向力。徑向力Fd使外部繞組受到向外的張力,內(nèi)部繞組受到向內(nèi)的壓力(如圖2a 所示)。軸向力又可分為軸向內(nèi)力和軸向外力,軸向內(nèi)力Fq1使繞組壓緊(如圖2b 所示), 軸向外力Fq2則是由于內(nèi)外繞組安匝不平衡引起的,它使內(nèi)、外繞組產(chǎn)生相對位移,增大不對稱性(如圖2c 所示)。該變壓器夾件上的壓釘肢板脫落、層壓木板折斷及壓釘穿透壓板,說明在軸向上產(chǎn)生了很大的電動力; 而a 相和b 相低壓內(nèi)紙筒折斷,則是低壓繞組受到向內(nèi)的壓力所致。這些現(xiàn)象說明,變壓器受到了短路電流的沖擊。由于a 相和b相低壓繞組在過電壓下對鐵心擊穿, 造成變壓器短路。
有了以上兩點基本分析, 剩下的就是什么原因造成a 相和b 相過電壓。故障發(fā)生當(dāng)天,天氣晴朗,不存在雷電造成的大氣過電壓, 也不存在暫時過電壓,可能是操作過電壓,而操作過電壓只有幾種:①中性點不接地系統(tǒng)電弧接地過電壓; ②空載線路合閘過電壓;③切除空載線路過電壓;④切除空載變壓器過電壓等。根據(jù)當(dāng)天的運行操作記錄可知:②③④三項不可能發(fā)生,只剩下第①項。變壓器10kV 側(cè)采用D 形接法,沒有中性點,屬于中性點不接地系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生單相間隙性電弧接地時, 將在非故障相上形成弧光過電壓, 非故障相上的過電壓最高可達(dá)3.5倍額定電壓。該變壓器a 相和b 相承受過電壓,可能是c 相發(fā)生單相間隙性電弧接地。因此,從變壓器低壓c 相出線查找, 發(fā)現(xiàn)10kV 出線到開關(guān)室的穿墻套管炸裂,金屬導(dǎo)體部分接地。
至此,事故原因查明:首先,10kV c 相穿墻套管存在缺陷,在高溫和大負(fù)載下發(fā)生炸裂,形成10kVc 相單相間隙性電弧接地, 從而在a 相和b 相上形成弧光過電壓, 造成a 相和b 相低壓繞組端部對鐵心擊穿,使變壓器短路。a 相和b 相隨后形成匝間短路,主變差動保護和重瓦期保護動作,斷開變壓器三側(cè)斷路器,變壓器退出運行。
圖2 繞組受力情況
5 搶修方案及整改措施
針對變壓器損壞情況, 制定了詳細(xì)的搶修方案,對繞組重新繞制、鐵心硅鋼片重新處理和更換、器身絕緣件重新制作和工藝處理。同時,制定了如下整改措施。
(1)由該事故可以看出,變壓器存在抗過電壓和短路沖擊能力不強的弱點, 在制造廠對變壓器進行搶修時,提出以下幾點意見。①在低壓繞組首端加電容環(huán), 對端部和尾部幾餅要加大匝絕緣,加大油道,確保在過電壓沖擊時不致?lián)舸岣邲_擊電氣強度。②做到“軸向壓緊、徑向支撐”。對于軸向壓緊要求:a.層壓木板改為硬度更高、絕緣強度更好的環(huán)氧層壓玻璃布板;b. 對繞組墊塊和端圈墊塊做密壓處理;c.對繞組做恒壓干燥;d.壓釘肢板必須加強焊接控制,并加支撐板。對于徑向撐要求:低壓繞組內(nèi)部軟紙筒改用硬紙筒作骨架, 防止徑向電動力壓迫低壓繞組而產(chǎn)生對鐵心擊穿接地。
(2)對于供電公司變壓器運行人員,要加強運行時的設(shè)備巡視和設(shè)備缺陷管理,預(yù)防事故的發(fā)生。