一起220 kV变压器事故的原因分析

王志远 苑景宇

摘 要：电力变压器是电网中传输电能的重要设备，其安全运行是电力传输的基本保障。现对一起220 kV变压器运行中真空有载分接开关损坏的事故进行原因分析并返修，以使其修理后能继续使用。

关键词：220 kV电力变压器;真空有载分接开关;事故原因

0    引言

变压器作为一种静止电器，有载分接开关是其运行中唯一能活动的部件。本文对一起220 kV变压器事故进行分析，发现其主要原因是有载分接开关故障，进而导致变压器整体故障。之后对变压器进行了修理，使变压器能继续使用。

1    事故情况简介

某220 kV变电站中1号主变型号为SFSZ10-240000/220，容量为240/240/120 MVA，连接组别为YNyn0d11;阻抗百分数为：高—低14%，中—低20%，高—低35%;冷却型式为ONAN/ONAF（70%/100%）;额定电压为（220±8×1.25%）/

115/10.5 kV，调压位置为高压中性点;高压额定电流为629.8 A，级电压为1 588 V。变压器已经安全平稳运行3年，有载分接开关为真空组合型，型号为SHZVIII-1000Y/126C-

10193W，已经切换2 200余次。

事故发生前，运行容量为120 MVA，为额定容量的一半。1号主变有载调压分接头3挡降至2挡转换，转换过程中监控信息两次显示“动作未完成”，之后7 s显示“1号主变3挡降至2挡”，之后有载开关重瓦斯动作，差动保护动作，本体瓦斯跳闸，变压器退出运行。

2    事故后检查和试验

对故障后设备进行检查，发现有载调压头盖已经炸开，碎片散落在本体顶部及鹅卵石上，220 kV高压C相套管底部法兰处瓷套炸裂，如图1所示。变压器高压侧巡视道路上有油迹;有载压力释放装置动作，本体压力释放装置动作;本体储油柜、有载储油柜油位到零;有载调压机构箱箱体断裂，机构箱元器件脱落，有载调压水平传动轴移位。

对事故后的变压器进行油色谱测试，试验数据如表1所示。试验结论为大于标准值，试验数据不合格。

进行直流电阻试验，当前有载调压机构箱面板显示分接位置为2。测试结果如下：（1）高压侧，测试过程中测试电流不起，未得到试验结果;（2）中压侧，Am为57.84 mΩ，Bm为57.98 mΩ，Cm为58.21 mΩ，不平衡率0.638%，合格;（3）低压侧，ab为2.883 mΩ，bc为2.858 mΩ，ca为2.851 mΩ，不平衡率1.12%，超过了1%的警示值。绕组绝缘电阻测试数据正常。铁芯绝缘、夹件绝缘电阻偏低，分别为813 MΩ、758 MΩ。绕组整体介损测试数据正常，电容量与初值未见明显变化。绕组变形测试数据，中压数据正常，低压频谱在中频段有较大程度不重合，高压绕组无法测出。

3    返厂解体检查情况

（1）变压器油箱整体外观良好，端子箱、桥架、散热器、风机、联气管等主部件完好。

（2）器身上的开关已经明显炸开，电位电阻已与开关脱离。开关的触点有烧煳的炭黑痕迹。开关自身连线有2根导线已经明显绝缘烧煳，导线裸露在外，导致了较大面积的炭黑附着在旁柱围屏上，如图2所示。

（3）器身表面有明显的油污，线圈组装围屏、各处的引线、螺杆和绝缘件等没有放电痕迹。但是由于开关事故损坏严重，产生了大量的炭黑，随着变压器油扩散，排油后器身绝缘表面存在很多炭黑物。

（4）解体至各绕组分别检查，绕组未发现相间、段间和匝间等绝缘损坏、变形等异常现象，但故障后杂质如炭黑等，排油后遗留在绕组绝缘表面，绕组和绝缘件被污染。

（5）对C相套管进行试验，数据如表2所示。

由表2可知，事故后套管磁伞损坏，但性能参数没有下降。工频耐受电压、局部放电量合格，电容量和介质损耗因数在工频试验前后几乎没有变化，不是事故的引起点。

4    故障原因分析

首先，由事故后的试验数据可知，变压器本体内部、绕组的三相电阻值可测，且阻值基本在正常范围内。绕组绝缘电阻测试数据正常。铁芯绝缘、夹件绝缘电阻只是偏低，也并未击穿。绕组整体介损测试数据正常，电容量与初值未见明显变化。由解体后的情况可知，器身中没有放电痕迹，各相引线和绝缘件等也没有异常，已经可以排除是变压器内部器身主体部件的问题。

其次，对于磁伞炸裂的套管，由试验数据可知，套管本身无质量问题，不是事故引起点，是受到事故波及而损坏的。

最后，在事故现象方面，变压器上部箱盖处的开关头盖事故后崩飞，炸成数瓣，内部的开关芯子严重炸裂，開关的分接触头有烧煳的现象，电位电阻开关已经脱落，仅仅靠开关内部的引线连接，开关自身连线有2根导线已经明显绝缘烧煳，且导线裸露在外，导致了较大面积的炭黑附着在旁柱围屏上，如图3所示，和器身内部其他无放电和烧毁现象的部分形成了鲜明对比，说明事故和开关故障有直接关联。

后台记录显示，00：50，1号主变有载调压分接头转换，由分头3降至分头2;00：51、00：52，监控信息两次显示“动作未完成”;00：59，监控信息显示“1号主变3挡降至2挡”;出口（动作）时间，01：12.632，有载调压重瓦斯跳闸;01：12.662，差动保护动作;01：12.750，本体重瓦斯跳闸。开关故障时接线如图4所示。后台显示A相电流达1 160 A，B相电流1 200 A，也就是事故产生了过电流，电流产生突变的时间约120 ms，而本产品开关技术数据为1 000 A额定电流，热稳定（3 s）电流为8 kA，动稳定电流为30 kA。

根据试验数据和变压器解体观察，变压器经受住了过电流的影响，但开关没有经受住过电流的考验，说明是开关事故引起了过电流，过电流导致开关的进一步损坏，并最终导致变压器退出运行。综上所述，可以看出事故的根本原因是有载分接开关在降挡位时因为某种原因（卡顿等）而无法完成动作，造成了过电流，引发了开关的烧毁，导致变压器整体事故发生。

5    返修方案和试验

更换新的原型号有载分接开关;铁芯保留使用;更换除绕组以外的所有绝缘件;引线使用原件，被污染的绝缘支架全部更换;油箱及外部金属件完好，利用原件修复;更换损坏的高压C相套管，其余检查后使用;更换紧固件和密封垫;各种表计等校验合格后使用。修理完成后进行试验，最终结果一次性试验合格，也从侧面说明事故原因是开关故障。

6    结语

有载分接开关是变压器重要的核心部件。在投入运行后，由于有载切换开关频繁动作，其机械性能和电气性能都有可能发生比较大的变化，需要重视这种潜在的不稳定因素。

通过此次事故，提出以下建议：

（1）针对此次开关事故，要对正在供电的使用同厂家同系列开关的变压器进行重点监视和停电检查，可寻求开关厂家的专业系统检查服务。

（2）使用有载开关的变压器，做好变压器厂内的验收和现场安装前的吊罩检查。停電检修时，要加强开关内部螺栓和触点等各种细节的全面检查。

（3）要严格按照开关的使用说明书和厂家专业意见监视开关的运行时间和动作次数，及时进行吊芯检查大修。

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收稿日期：2021-02-26

作者简介：王志远（1989—），男，辽宁西丰人，工程师，主要从事66～1 000 kV电力变压器产品设计、三维设计和虚拟仿真工作。