500 kV主变压器高压套管污闪事故的原因分析及预防措施

张继荣

（晋能电力集团有限公司，山西太原030002）

0 引言

我国北方某火电厂建有2×600 MW直接空冷机组，两台机组分别于2007年底和2008年初投产，机组空冷系统采用机械通风直接空冷系统（ACC）。为节约用地，主变压器、厂用高压变压器、启动备用变压器与升压站的架空引线均露天布置在空冷岛下方。主变压器、主变压器高压套管生产厂家均为ABB，主变压器为500 kV单相变，型号为DFP-240 MVA/500 kV，电压等级为550/20 kV。主变压器高压侧套管为油浸式套管，型号为XKC460312-KMK，爬电距离为17 700 mm。空冷岛下方悬垂绝缘子、耐张绝缘子、支柱绝缘子、变压器高压套管均加装有防污闪增爬辅助伞裙，材质为硅橡胶（RTV）。

发电机组运行中空冷散热器受周边环境的影响，空冷散热器表面有大量泥土、昆虫、花絮、浮尘等杂物，直接影响空冷散热器的散热效果，使机组真空度降低，特别是在夏季环境温度高时，会出现机组带不满负荷现象。因此，夏季对空冷系统的空冷散热器进行水冲洗成为火电厂的常态工作，一年中会根据机组气温及机组运行负荷进行多次冲洗。空冷岛设备露天布置，当机组运行中对空冷散热器进行冲洗时，冲洗留下的污水或泥块会对下方运行的电气设备带来一些不良影响，因此对电气设备的运行及防护工作提出了新的要求。

1 事故经过

2011年3月9日—12日，北方某火电厂连续4天气温大幅回升，12日的最高温度达到19 ℃。该火电厂2011年3月的环境温度曲线如图1所示。

根据气温回升情况和机组运行情况，设备部安排机务专业人员从13日开始进行空冷岛空冷散热片冲洗工作，冲洗时间从08：30—18：00，并安排电气专业人员对主变区域电气设备进行临时包裹等防护措施。13日上午，冲洗工作开始，机务专业及电气专业分别安排人员在主变区域进行监护，重点对带泥土的大水流可能引起的套管及引线污闪放电现象进行监护，要求发现带泥块的大水流时，通知冲洗人员停止冲洗或降低冲洗水流力度。

2011-03-14T18：00：49，#2发变组差动保护动作，5002开关（主变高压侧）、灭磁开关、10 kV厂用开关跳闸，主汽门关闭，#2发变组全停，厂用电切换正常。

2 故障检查

设备跳闸后，相关专业人员到达现场，对#2主变区域设备进行检查；空冷冲洗工作已停止，空冷岛上还有积水在向下流淌，电气设备上水汽较重。#2主变A相升高座上有一处被击穿出线孔洞（孔洞直径3～5 mm），变压器油向外喷射。绕组温度、油面温度正常，未发现异常升高情况。专业人员通知运行人员密切监视绕组温度、油面温度。

图1 火电厂2011年3月的环境温度曲线

专业人员在办好临时抢修票，做好电气措施（合上主变高压侧地刀）及安全措施（搭设脚手架）后，先关闭油枕与升高座之间油管路上的蝶阀，切断油路，然后采取了临时措施将喷油孔洞堵好，避免变压器油继续向外泄漏。

随后专业人员开始对现场电气设备进行仔细检查，发现主变A相高压引线表面、高压套管表面、中性点套管表面有冲洗后的泥水结冰现象，高压套管表面有明显电弧使局部过热炭化的痕迹，并且炭化痕迹存在不连通的现象，主变A相高压套管顶部油室外壳有多处灼烧痕迹，升高座上有一处被击穿出线孔洞（孔洞直径3～5 mm），向外喷油。故障情况如图2、图3、图4、图5所示。

图2 高压套管表面放电痕迹

图3 高压套管顶部油室外壳放电痕迹

3 事故分析及处理

3.1 事故分析

图4 顶部油室与扇裙连接处放电痕迹

图5 升高座漏点临时处理

事故发生后，火电厂组织电科院电气专家、变压器厂技术人员及电厂技术人员召开专题分析会。首先对高低压绕组的绝缘电阻、变压器油及高压套管油样色谱、高压侧CT做了伏安特性试验，数据全部合格。随后主要问题集中在讨论主变压器内部是否存在故障，是否需要排油进行内部检查。根据设备现场痕迹、套管升高座上击穿孔洞的特点（临时处理漏点时，发现孔洞内小外大）、先期进行的试验数据分析，基本判断故障发生在变压器外部，认定故障原因为现场环境温度较低，套管结冰引起闪络放电，绝缘击穿在升高座上击出一个小孔，发生漏油现象，引起接地故障。

3.2 事故处理

经过讨论，并征求变压器厂本部专家的意见，决定对变压器做全部常规试验及局部放电试验，合格后即可投运。按照《华北电网有限公司电力设备交接和预防性试验规程（2008版）》要求，对主变A相进行绕组绝缘及吸收比、绕组变比、绕组直流电阻、绕组介质损耗、绕组泄漏电流、变压器绕组变形试验以及变压器局部放电试验，对主变压器套管的介质损耗、电容、绝缘电阻等项目进行了试验。主变A相各项指标试验全部合格。同时，对主变A相升高座击穿孔洞进行封堵，打开油枕与升高座之间油管路上的蝶阀，对主变A相本体及油枕进行排气处理。2011年3月18日，主变恢复正常运行。

4 结语

针对本次事故发生的原因，该火电厂组织编制了《空冷岛水冲洗电气预防措施》，重点对以下方面进行了规范：

（1）每年5月份以后，环境温度回升，连续5天平均气温稳定超过10 ℃时，安排机务专业开始空冷散热器冲洗工作。

（2）空冷散热器冲洗时，电气设备区域设专人进行监护，发现早晚温度较低时，立即通知停止冲洗工作。同时，人员应注意气候及风向变化，防止大量泥水直接冲刷高压套管及瓷瓶。

（3）电气监护人员发现架空线及瓷瓶有放电现象时，立即通知停止空冷散热器冲洗工作。

该火电厂通过以上措施的编制及执行，杜绝了空冷岛冲洗时变压器发生污闪跳机事故。