红寺堡二泵站主变事故分析

岑少奇

（红寺堡扬水管理处，宁夏 中宁 755100）

红寺堡二泵站主变事故分析

岑少奇

（红寺堡扬水管理处，宁夏 中宁 755100）

变压器的故障涉及面广而复杂多样，泵站变压器正常运行是泵站安全、可靠、经济运行的重要保证，而红寺堡二泵站110kV变电所两台并列运行主变同时发生的跳闸事故，造成严重经济损失，基于此，对事故进行分析，找出原因，便于更好的了解变压器的故障并进行防护。

变压器；跳闸；事故；短路

红寺堡扬水工程位于宁夏中部干旱带，工程设计引水流量25m3/s ，总扬程305.8m，总装机总容量11.67万kW，设计灌溉面积3.67万公顷，截至2014年底，实际灌溉面积达4.69万公顷。红寺堡二泵站是红寺堡扬水工程第二级泵站，位于中宁县恩和乡南5.5千米处，1998年9月建成、10月投入运行，泵站设计流量25 m3/s，总扬程56.5m，净扬程51.2m，总装机容量24 700kW，设计运行容量20 800kW，在副厂房东侧有泵站专用110kV变电所，由恩和变电所出110kV专用供电线路供电，配置1台SF9-20000/110变压器和1台SF9-12500/110变压器。泵站装配10kV 4台2 500kW同步电动机和5台2 500kW异步电动机，1台1 400kW和1台800kW异步电动机，泵站设计为八大一小运行方式。

1　事故经过及现象

2013年8月29日18：00时，泵站投运七大二小机组正常运行，在18：47分，泵站运行机组及附属设备突然失电跳闸，全厂停电，运行人员检查发现，10kV高压室内有短路电弧燃烧烟雾，10kV高压母联柜52-9至500-2刀闸之间三相母线板间发生拉弧短路闪络现像，如图1、2，后柜门也有电动力冲击炸开，母联保护装置速断保护动作；两台主变重瓦斯保护动作，高低压侧开关跳闸，110kV变电所中1#主变外观完好，2#主变铁芯上磁轭固定支架严重变形，将钟罩顶部压盖螺栓螺栓顶断，孔盖变形，大量变压器油喷出。

图2

其中1#主变微机保护装置SEL351于18：47：42.17发过流事件报告，10kV母联微机保护装置SEL551于18：47：48.62跳闸事件，2#主变微机保护装置SEL351于18：47：49.50事件报告，由此可推断首先1#主变瓦斯保护动作后，7.33秒10kV母联速段保护动作再过1.12秒后2#主变瓦斯保护动作。

通过上面故障现象，分析两台变压器为什么2#主变铁芯上磁轭固定支架严重变形，将钟罩顶部压盖螺栓螺栓顶断，两台变压器微机保护装置的保护为什么都未启动。

2　事故原因分析

停电后，首先对1#变压器进行电气试验，其中绝缘电阻高压侧对壳体15000/10000MΩ，吸收比为1.5，绝缘电阻低压侧对壳体1000/1000 MΩ，吸收比为1，其标准10℃-30℃吸收比不低于1.5则不合格；线圈直流电阻测试中高压侧相间不平衡系数δ=0.56%，低压侧线相间不平衡系数δ=39.3%，其标准为容量大于160kVA，相间＜2，线间＜1，则低压侧严重超标；低压侧直流耐压8kV出现间隙性放电，最终判断自身内部存在严重故障，无法再次投运。2#主变因内部结构发生严重变化，也无法投运。

两台主变最终返厂，2013年9月7日进行吊芯分解后发现：1#主变三相绕组中A相绕组底部有拉弧闪络的铜珠分布，A相低压侧绕组底部出现匝间短路现象，如图3；2#主变顶部铁轭C相顶部向上翘起15厘米左右，夹件及固定枕木散落箱底，如图4，主变低压侧C相顶部和底部低压线圈都出现匝间短路现象且严重变形，如图5，主变铁芯也散落变形严重。

图3

图4

图5

通过事故现象分析和变压器拆解大修发现，此类银川变压器厂生产得s9型变压器存在结构存在缺陷：铁芯上下轭间设置的加强筋强度不够，两端部固定螺栓截面积小，且选配的是非强度落上在受到较大电磁力作用时会断裂，受力销脱出，导致铁芯变形，线圈损坏。箱体下部油槽定位件存在缺陷，铁芯下入槽内后不能很好固定，运输过程中铁芯槽内有相对位移，易引起铁芯变形。

因此，此类结构变压器存在结构性的缺陷，不适合在电力提灌泵站应用。由于电力扬水泵站电动机都为带负荷启动，电机启动电流为轭定值6～8倍，变压器必然受到短时电磁力冲击，绕组的结构不稳或固定螺栓等问题是，绕组必然发生位移，同时绕组变形将是轻微的；如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，在多次电动力冲击后，由于累积效应也会使变压器损坏，因此分析可得1#主变低压线圈收发生了匝间短路，重瓦斯保护动作，瞬间将承载的全站20 500kW负荷转到2#主变，强大电磁力冲击，使铁轭严重变形，顶起固定支架，造成定位孔盖螺栓顶断，如图6、7所示，但系统瞬间通过母联，电流方向的突变引起系统过电压，导致10kV母联柜52-9～500-2刀闸发生单相接地短路，形成三相弧光短路，造成造成严重后果，所以我们对两台主铁芯上下轭间增大设置加强筋，加大两端部固定螺栓，底部油槽中铁芯加装固定螺栓，加固铁芯，保证其稳定性。

图6

图7

2.2短路电流分析

随后对两台保护装置进行校验没有发现任何问题，对短路电流进行计算，找出隐藏事故原因。

图8

选取基准值Sj=100MVA，基准电压Uj=121kV或10.5kV，其等值电路图为图8（b）所示。

2.2.1各元件正序阻抗标幺值

红二泵站1#主变20MVA，电压比110±2*2.5%/10.5kV 电流比104.97/1099.7A，正序阻抗Ud%=10.3%，CT变比为高压侧CT 200/5，低压侧CT 1200/5，中性点零序100/5，则：

红二泵站2#主变12.5MVA，电压比110±2*2.5%/10.5kV ，电流比65.6/687.3A，正序阻抗Ud%=10.3% ，CT变比为高压侧CT 200/5，低压侧CT 800/5，中性点零序100/5 。

2.2.2系统在最大运行方式下短路电流计算

K1点红二泵站110kV母线三相短路：

K2点红二泵站10kV母联分段运行，10kV母线三相短路：

K3点红二泵站10kV母联分段运行，10kV母线三相短路：

红二泵站10kV母联并列运行，10kV母线三相短路：

根据国家标准《电流互感器》中，电流互感器准确限制系数为短路故障下，短路电流与轭定电流相比的倍数小于该值，则误差控制在准确级范围内。红二泵站2#主变低压侧电流互感器准确限制系数为1.15，变比为2#主变800/5，则其短路电流不超过800*10=8kA，复合误差不超过15%，即8*1.15=9.2kA，然而通过短路电流计算发现，当10kV母线并列运行时，10kV母线短路电流为13.021kA，远远超过9.2kA，从而发生短路时存在过励磁、深度饱和输出电流波形发生畸变，致使二次谐波制动原理的差动保护可能拒动，则我们重新计算，2台主变选取合理电流互感器变比为2000/5，更换电流互感器；同时，在红寺堡扬水泵站必须采用主变分段运行，减小主变同时发生事故的可能性，避免此类事故发生保护未启动，造成严重经济损失。

3　电力扬水泵站运行此类故障防护措施

通过此次事故，在电力扬水泵站我们必须采用合理的电力调度，当2台主变容量相同时，以分段运行为主，避免一台有问题并列运行造成另一台事故的发生，造成全厂停电；2台主变容量不相同时，可重新调整负荷，使之与变压器容量相匹配，以分段运行为主；也可以采用主/备方式，减少主变并列运行的时段。同时，加强主变巡视，合理安排定期预防性试验和大修工作也是预防此类事故发生的重要方法。

主要参考文献

［1］陈宗穆.变压器原理与应用［M］.北京：中国电力出版社，1987.

［2］周武仲.电力设备维修诊断与预防性试验［M］.北京：中国电力出版社，2002.

［3］肖耀荣，高祖绵.互感器原理与设计基础［M］.北京：中国电力出版社，2003.

10.3969/j.issn.1673-0194.2015.02.078

TV554

A

1673-0194（2015）02-0104-02

2014-12-21