一台220kV主变压器内部故障的分析与处理
日期：2011-7-21 22:46:44 点击：
来源：网络
作者： 未知
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1、故障经过
2000-05-45，某220 kV变电站(主接线见图1)。#1、3主变正在安装施工，开关102、502A、502B，100A、100B，121、124均在合闸位置；#2主变和1M、2M、3M运行，而开关103，125在分闸位置。调试#3主变时误合其变中母线侧隔离刀闸，110 kV 3M母线三相金属性接地短路。母差保护动作 ，100B切除，录波器录得＃2变高短路电流3.03 kA，变中短路电流6.06 kA(与最大运行方式下短路电流计算值6.33 kA相近)。短路持续40 ms。#2主变、110 kV 1M、2M和10 kV侧继续运行(见图2，三相示波图中A、B相略)。
3M短路16 s后，#2主变重瓦斯、差动保护动作，切除102、502A、502B开关。因220 kV乙线为线路变压器组接线，未装变高开关，故启动远跳信号切除220 kV乙线的对侧开关。录波器录得差动保护在50 ms内切除了变中和变低开关，在140 ms内启动远跳切除了对侧开关(见图3)。后从动作报告查得C相差流达1.27 A，故主变保护动作正确。
2 、故障后变压器的试验和状态判断
2.1 色谱试验及分析
比较故障后油样色谱分析结果与交接和预试数据发现油中氢、乙炔、总烃等故障特征气体的含量急剧上升，其中氢、乙炔、总烃的体积分数分别为44010-6，62.510-6，222.710-6。而瓦斯继电器中这3种气体体积分数分别为62303910-6，586210-6，3357910-6。变压器本体油简化试验正常。
分析认为该变压器故障前运行良好，重瓦斯动作后，变压器内部有高能量电弧放电。通过对瓦斯气体的色谱分析和平衡判据计算，瓦斯气体中组分含量油中溶解气体的理论值，表明此次故障是产气快的突发性故障。
2.2 电气试验
主变故障前后绕组直流电阻和绝缘电阻的测量数据正常，说明故障性质不明显。测量绕组变比发现变高绕组对变中绕组变比异常，变中绕组对变低绕组变比异常，反映出主变绕组可能存在匝间短路现象[1]。分析绕组变形测试图谱认为主变极可能存在绕组匝间短路故障且故障就在C相中压绕组。
2.3 状态判断
#2主变额定容量180 MVA，2000-05-12投运，负荷约60 MVA，运行中本体有轻微渗漏油,05-12的短路事故是投运后遭受的第一次110 kV侧外部短路冲击。据上述化学试验、电气试验和绕组变形分析的结果，判断该主变存在内部故障，因现场无吊芯检修条件，确定尽快返厂。
3、返厂检查情况和故障原因分析
3.1 检查结果
①变压器各线圈分拆检查结果。
调压线圈：A、B、C相中部均有个别线圈纸绝缘有损伤。
高压线圈：A相下部部分线圈外表面有黑色粉末；B相中部个别线圈有变形，部分绕线纸绝缘有损伤；C相由底部起第30～40饼和第44～46饼的线圈有较严重变形，在中、下部多处绕线换位处有不同程度的变形。
中压线圈：A相多处有变形现象，多位于绕线换位处；B相整个线圈严重变形(呈波浪型)，绕线换位处变形严重，多处绕线纸绝缘受损；C相整个线圈严重变形(呈波浪型，径向最大变形达5 cm以上)，绕线换位处变形严重，多处绕线纸绝缘受损，由顶部向下第49～50饼的线圈有匝间、饼间短路 。
低压线圈：A相未发现明显的变形；B相有受中压线圈严重变形挤压引起的轻微变形；C相上半部有受中压线圈严重变形挤压引起的明显变形。
②铁芯、引线和有载开关检查结果正常。
3.2 故障原因分析
a) 因变压器抗近区突发短路的机械强度不足，外部短路时造成变压器各线圈变形，C相中压线圈严重变形导致匝间绝缘损伤。当110 kV母差保护动作，切除故障点后，变压器继续带负荷运行，C相中压线圈损伤处放电，匝间、饼间短路故障。
b) 变压器安装合格，系统运行方式、短路容量、继电保护等未超出该变压器所能承受的运行工况。
c) 检查变压器设计合格，而问题来自制造工艺：绝缘件(主要是纸筒)组装前含水量过高，干燥后绝缘件的收缩量超差，使同相各线圈间的距离和紧固程度难以控制，降低了变压器抗短路的机械强度。因此虽然母线接地短路起因在于误操作，但却暴露了变压器抗短路能力不足的问题。变压器针对检出问题大修后按标准通过了出厂试验。
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2000-05-45，某220 kV变电站(主接线见图1)。#1、3主变正在安装施工，开关102、502A、502B，100A、100B，121、124均在合闸位置；#2主变和1M、2M、3M运行，而开关103，125在分闸位置。调试#3主变时误合其变中母线侧隔离刀闸，110 kV 3M母线三相金属性接地短路。母差保护动作 ，100B切除，录波器录得＃2变高短路电流3.03 kA，变中短路电流6.06 kA(与最大运行方式下短路电流计算值6.33 kA相近)。短路持续40 ms。#2主变、110 kV 1M、2M和10 kV侧继续运行(见图2，三相示波图中A、B相略)。
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3M短路16 s后，#2主变重瓦斯、差动保护动作，切除102、502A、502B开关。因220 kV乙线为线路变压器组接线，未装变高开关，故启动远跳信号切除220 kV乙线的对侧开关。录波器录得差动保护在50 ms内切除了变中和变低开关，在140 ms内启动远跳切除了对侧开关(见图3)。后从动作报告查得C相差流达1.27 A，故主变保护动作正确。
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2 、故障后变压器的试验和状态判断
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2.1 色谱试验及分析
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比较故障后油样色谱分析结果与交接和预试数据发现油中氢、乙炔、总烃等故障特征气体的含量急剧上升，其中氢、乙炔、总烃的体积分数分别为44010-6，62.510-6，222.710-6。而瓦斯继电器中这3种气体体积分数分别为62303910-6，586210-6，3357910-6。变压器本体油简化试验正常。
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分析认为该变压器故障前运行良好，重瓦斯动作后，变压器内部有高能量电弧放电。通过对瓦斯气体的色谱分析和平衡判据计算，瓦斯气体中组分含量油中溶解气体的理论值，表明此次故障是产气快的突发性故障。
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2.2 电气试验
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主变故障前后绕组直流电阻和绝缘电阻的测量数据正常，说明故障性质不明显。测量绕组变比发现变高绕组对变中绕组变比异常，变中绕组对变低绕组变比异常，反映出主变绕组可能存在匝间短路现象[1]。分析绕组变形测试图谱认为主变极可能存在绕组匝间短路故障且故障就在C相中压绕组。
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2.3 状态判断
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#2主变额定容量180 MVA，2000-05-12投运，负荷约60 MVA，运行中本体有轻微渗漏油,05-12的短路事故是投运后遭受的第一次110 kV侧外部短路冲击。据上述化学试验、电气试验和绕组变形分析的结果，判断该主变存在内部故障，因现场无吊芯检修条件，确定尽快返厂。
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3、返厂检查情况和故障原因分析
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3.1 检查结果
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①变压器各线圈分拆检查结果。
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调压线圈：A、B、C相中部均有个别线圈纸绝缘有损伤。
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高压线圈：A相下部部分线圈外表面有黑色粉末；B相中部个别线圈有变形，部分绕线纸绝缘有损伤；C相由底部起第30～40饼和第44～46饼的线圈有较严重变形，在中、下部多处绕线换位处有不同程度的变形。
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中压线圈：A相多处有变形现象，多位于绕线换位处；B相整个线圈严重变形(呈波浪型)，绕线换位处变形严重，多处绕线纸绝缘受损；C相整个线圈严重变形(呈波浪型，径向最大变形达5 cm以上)，绕线换位处变形严重，多处绕线纸绝缘受损，由顶部向下第49～50饼的线圈有匝间、饼间短路 。
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低压线圈：A相未发现明显的变形；B相有受中压线圈严重变形挤压引起的轻微变形；C相上半部有受中压线圈严重变形挤压引起的明显变形。
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3.2 故障原因分析
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a) 因变压器抗近区突发短路的机械强度不足，外部短路时造成变压器各线圈变形，C相中压线圈严重变形导致匝间绝缘损伤。当110 kV母差保护动作，切除故障点后，变压器继续带负荷运行，C相中压线圈损伤处放电，匝间、饼间短路故障。
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b) 变压器安装合格，系统运行方式、短路容量、继电保护等未超出该变压器所能承受的运行工况。
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c) 检查变压器设计合格，而问题来自制造工艺：绝缘件(主要是纸筒)组装前含水量过高，干燥后绝缘件的收缩量超差，使同相各线圈间的距离和紧固程度难以控制，降低了变压器抗短路的机械强度。因此虽然母线接地短路起因在于误操作，但却暴露了变压器抗短路能力不足的问题。变压器针对检出问题大修后按标准通过了出厂试验。
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