1、故障發(fā)現(xiàn)的經(jīng)過(guò)

2016年12月19日，西南某電廠按檢修計(jì)劃完成了#4主變年度檢修和預(yù)防性試驗(yàn)后，向調(diào)度申請(qǐng)將#4主變恢復(fù)送電， 5021和5022斷路器已轉(zhuǎn)為熱備用。

15:08 56 99 運(yùn)行值班人員在中控室操作合閘5021斷路器時(shí)，主變保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作情況如下：

15:08 57 542 4號(hào)主變保護(hù)A屏差動(dòng)動(dòng)作跳閘

15:08 57 542 4號(hào)主變保護(hù)B屏差動(dòng)動(dòng)作跳閘

15:08 57 572 5021斷路器保護(hù)動(dòng)作跳閘

15:08 57 718 4號(hào)主變保護(hù)C屏重瓦斯動(dòng)作跳閘

設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)在5021斷路器合閘瞬間，#4主變大量噴油，立即將情況匯報(bào)給當(dāng)班值長(zhǎng)。當(dāng)班值長(zhǎng)下令停止一切操作，立即將事故情況匯報(bào)給當(dāng)值調(diào)度人員。

事件發(fā)生時(shí)，變壓器上部和底部均出現(xiàn)噴油情況。

2.故障原因分析

2.1 變壓器檢查結(jié)果及色譜

檢查結(jié)果：

1）高壓線圈最下部8餅導(dǎo)線匝絕緣破壞擊穿變形，高壓線圈其他部位表面熏黑，線圈內(nèi)部在800mm高處沿?fù)螚l爬電對(duì)地(中性點(diǎn))擊穿。

2）低壓線圈除部分熏黑外，正常。

3）油箱變形。

絕緣油色譜在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)三比值法代碼判斷，其比值編碼組合102，故障類型判斷屬于電弧放電。2.2可能的短路故障類型分析

從上述分析得知，本次短路故障為高壓A相內(nèi)部故障，此時(shí)運(yùn)行時(shí)的空載和負(fù)載電流可以忽略，提取高壓的接線，對(duì)可能的短路故障類型進(jìn)行分析。

本臺(tái)變壓器高壓繞組為首端中部出線，上下并聯(lián)結(jié)構(gòu)，短路故障可能出現(xiàn)在上部或下部（上下部同時(shí)出現(xiàn)的概率很?。?，為方便說(shuō)明，以下部故障為例進(jìn)行說(shuō)明，下部故障可能出現(xiàn)三種故障類型，正常運(yùn)行與故障示意圖分別如下圖2~圖4所示。

考慮形成短路故障前可能出現(xiàn)繞組對(duì)地?fù)舸?、餅間或匝間擊穿等故障，短路過(guò)程中同時(shí)伴隨著短路電流的力學(xué)振動(dòng)沖擊與熱效應(yīng)可能引起機(jī)械與電氣降低等問(wèn)題，本節(jié)分析有如下幾點(diǎn)簡(jiǎn)化：

（1）以下部短路故障分析為例進(jìn)行分析，實(shí)際故障可能為下述三種故障的3倍，即有6種以上可能的短路故障；

（2）分析短路故障電流時(shí)未考慮力場(chǎng)、熱場(chǎng)、電場(chǎng)的綜合作用；

（3）高壓電源按額定電壓計(jì)算，暫不考慮短路接觸電阻。

圖2 正常運(yùn)行下高壓繞組接線圖 圖3某線餅對(duì)對(duì)擊穿短路示意圖

圖4餅間或匝間擊穿短路示意圖   圖5餅間或匝間擊穿短路并形成接地示意圖

返廠解體檢查發(fā)現(xiàn)，高壓繞組無(wú)明顯對(duì)地?fù)舸┓烹婞c(diǎn)，判斷上述分析中如圖5所示的故障類型可能性最大。

結(jié)合解體現(xiàn)象，采用衡變專業(yè)的變壓器短路阻抗與短路電流仿真計(jì)算軟件進(jìn)行仿真分析，假設(shè)圖5所示的短路點(diǎn)出現(xiàn)在從下部開(kāi)始的8段至首端位置，短路環(huán)的高度每增加100mm進(jìn)行仿真分析，提取高壓短路電流有效值與錄波電流對(duì)如下：

圖6不同短路環(huán)位置對(duì)應(yīng)短路電流對(duì)比

考慮短路工況下存在一定的接觸電阻，只要短路電流仿真結(jié)果大于錄波電流值就有可能是本次短路故障發(fā)生的實(shí)際情況，所以判斷現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了類似于圖5所示的短路故障，形成擊穿短路，短路點(diǎn)距離高壓首端出線不大于300mm的位置，與實(shí)際解體現(xiàn)象一致。

2.3故障原因分析

1)變壓器若本身內(nèi)部存在缺陷均有產(chǎn)生-發(fā)展-擴(kuò)大一系列過(guò)程，運(yùn)行中各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)異常情況可由在線監(jiān)測(cè)裝置得到實(shí)時(shí)監(jiān)控，變壓器正常檢修前運(yùn)行正常，所有日常化驗(yàn)項(xiàng)目、在線監(jiān)測(cè)、變壓器油均正常，可基本排除變壓器存在明顯缺陷可能。

2)變壓器檢修投運(yùn)前各項(xiàng)指標(biāo)一切正常，進(jìn)一步證明變壓器不存在明顯缺陷。

3)變壓器投切過(guò)程中，根據(jù)波形圖可看出合閘勵(lì)磁涌流數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)抗短路電流的35%，電動(dòng)力與電流平方成正比關(guān)系，涌流電動(dòng)力為短路電動(dòng)力的12.3%，多次合閘累積機(jī)械作用可以忽略。

4)變壓器鐵心材料磁特性具有非線性、飽和性的特點(diǎn)，因此勵(lì)磁阻抗受變壓器鐵心工作點(diǎn)的變化呈現(xiàn)非線性，通過(guò)勵(lì)磁支路的電流大都具有豐富的諧波含量。而變壓器發(fā)生匝間短路或餅間短路時(shí)，其阻抗為漏電抗，是一線性元件，通過(guò)漏電抗支路的電流主要為基波電流。從錄波數(shù)據(jù)來(lái)看，4號(hào)主變合閘后40ms內(nèi)，A相主變電流波形呈半波偏置，具有明顯的偶諧特征，是一典型的勵(lì)磁涌流波形，并不符合短路電流特征，因此在40ms以前并不存在匝間或餅間短路,排除事故是線圈下部匝間40ms以前短路引起可能。

#4主變A相電流波形

5)變壓器正常常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)后復(fù)電過(guò)程中，在變壓器內(nèi)外部無(wú)異常情況下，僅60ms高壓A相故障產(chǎn)生，無(wú)明顯故障產(chǎn)生-發(fā)展-擴(kuò)大過(guò)程，經(jīng)吊芯事故解體檢查發(fā)現(xiàn)故障位于高壓線圈下半支路500kV首端1至12餅及尾端1至8餅之間，高壓線圈下半支路內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)較大面積放電燒蝕痕跡，尾端線餅有變形，低壓線圈及鐵芯無(wú)異常，未發(fā)現(xiàn)繞組對(duì)鐵芯放電痕跡。

6) )此次事故原因分析為：高壓線圈絕緣薄弱點(diǎn)在投產(chǎn)沖擊試驗(yàn)及運(yùn)行期復(fù)電過(guò)程中，多次合閘沖擊的累積作用下逐漸劣化，停運(yùn)復(fù)電時(shí)沖擊合閘過(guò)程中出現(xiàn)擊穿放電，且故障點(diǎn)瞬間迅速擴(kuò)大。

7)在投切過(guò)程中出現(xiàn)超過(guò)變壓器絕緣承受能力的VFTO可能性較小。

8)該產(chǎn)品為衡變公司成熟設(shè)計(jì)，此故障屬于偶發(fā)性故障。

9)故障發(fā)展情況見(jiàn)下圖：