干式接地变压器的故障分析

王国亮，吕乐，胡伟，刘峥，秦旷，李俊华，王珏，王哲，程海涛，邱军亮

(1.国网郑州供电公司，河南 郑州 450052；2.国网洛阳供电公司，河南 洛阳 471000；3.国网河南技培中心，河南 郑州 450001)

1 引言

随着干式变压器技术、工艺、制造的不断升级，以其优异的防火性能、无污染、免维护、耐热性能高、抗短路能力强、安全可靠和运行维护方便等优点，在我国已经被广泛应用，干式变压器已成为我国配电变压器应用中的主体。

2 事故经过

2020年4月24日19点55分，某110kV变电站报:交流异常，火灾报警，现场检查发现，10kV系统1号、2号接地变限时电流速断动作相继跳闸，1号故障电流158.5A，2号故障电流109.24A，全站交流电源失去，火灾告警动作，接地变室处有浓烟，立即启用外来电源，恢复全站交流供电，开启风机排烟，将1号、2号接地变解除备用，做安全措施。跳闸动作报文如图1、图2所示。

图1 1号接地变跳闸报文

图2 2号接地变跳闸报文

3 原因分析

3.1 外观检查

1号接地变高压侧A相绕组首先发热，发生匝间短路跳闸，弧光造成A相与中性线烧断，更大的弧光飞溅至相邻的2号接地变，(中间用钢网隔开)将高压侧中性线烧断也跳闸了。1号接地变A相绕组烧坏如图3所示，2号接地变中性点线烧断如图4所示。

图3 1号接地变A相绕组烧坏

图4 2号接地变中性点线烧断

3.2 绝缘分析

1号接地变高压侧A相绕组发生匝间短路，产生的巨大电流，弧光波及BC两相引线，接头也有灼伤，所以三相故障电流较大，瞬间释放的热量使周围物质气化，高温高压造成绝缘薄弱处烧坏，低压侧三相绕组引线、绝缘正常，整体情况如图5所示，接地变矢量图如图6所示。

图5 1号接地变绕组整体

图6 ZNyn11接地变矢量图

从相量图看出，正常运行时，半个绕组承受的不是0.5倍相电压，而是1/√3倍相电压。同样材料下，容量只有普通接线变压器的0.877倍，系统电压波动，出现零序电压时，半个绕组的电势与1/2零序电势叠加，导致匝间耐受比普通接线变压器更高的电压，因此Z接线变压器对材料绝缘要求更高。

3.3 录波和结构分析

调取故障录波，从波形看出，当时UA相电压发生了畸变，如图7所示。10kV线路系统用户有冶炼设备，配备有大功率变频器，这些设备产生大量的谐波电流反馈给变电站，加速变压器发热和绝缘老化。由于Z型接地变结构特殊性，高压绕组分为内外两个绕组分布，引出端子与外层绕组间电场强度高，绝缘较为薄弱，需要加强绝缘厚度。正常运行时高压内引出线，与外绕组端部间的电压差为相电压，绕组绝缘厚度不满足要求的树脂绝缘容易劣化击穿，高压绕组结构如图8所示。

图7 UA相电压发生了畸变

图8 高压绕组结构

3.4 绕组散热问题

绕组各匝间的树脂绝缘散热有限，室内空气流动性散热差，无通风电机，增加配电室的通风效果，降低环境温度，以便于变压器的散热。检修时用吸尘器彻底清扫变压器绕组、铁心上的积灰，有利于变压器散热。检查或者更换变压器冷却装置，通过温控仪自动控制横流风机来给绕组、铁心散热。

4 结论

1号接地变高压侧绕组绝缘不满足要求，A相绕组首先发生匝间短路跳闸，短路弧光飞溅至相邻的2号接地变，将高压侧中性线烧断跳闸。增加高压侧绕组绝缘厚度，在1号接地变与2号接地变间加装隔断，用绝缘板或钢板隔开，防止一台接地变故障时波及相邻接地变运行。加强系统谐波治理，防止系统设备损坏。