一起220kV主变临停事故故障分析

钱昊 魏泽民 周迅

摘 要：油色谱诊断分析法是通过跟踪取样分析变压器油中溶解气体的各组分和浓度变化，再结合一定的数据分析手段，综合判断变压器（电抗器、断路器等）充油设备内部绝缘故障的一种重要技术手段。变压器油色谱诊断分析技术作为一种有效的带电检测手段，可以准确判断变压器是否存在内部绝缘故障，从而为设备运行提供可靠的参考信息。本文介绍了一起220 kV变压器油色谱诊断分析数据异常的分析和处理事件，最终将主变紧急停运后解体吊罩，并验证了分析结果的正确性。

关键词：变压器;绝缘故障;油色谱分析

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）18-0052-03

Abstract： The oil chromatographic diagnostic analysis method comprehensively judges the internal insulation faults of the oil-filled equipment of the transformer （reactor， circuit breaker， etc.） by tracking the sampling， analyzing the components and concentration changes of the dissolved gas in the transformer oil， and combining certain data analysis methods. An important technical means. Transformer oil chromatographic diagnostic analysis technology， as an effective live detection method， can more accurately determine whether there is an internal insulation fault， and provide reliable reference information for equipment operation. This article briefly introduces a 220 kV transformer oil chromatographic diagnostic analysis data abnormal analysis and treatment incident， and finally after the main transformer is shut-down， the suspension cover is dismantled to verify the correctness of the analysis results.

Keywords： transformer;insulation failure;oil chromatographic analysis

1 事故发生经过

2021年3月17日21：29，110 kV古彩1开关跳闸后重合成功，21：31古彩1因接地故障再次跳闸。110 kV古彩线为用户线路。2021年3月18日对古1号主变进行油色谱离线数据检测，油中乙炔数值为18.35 μL/L。随即安排对古1号主变停电进行电气性能、绝缘性能等试验，各项试验数据合格。古1号主变进行滤油处理后于3月25日投入运行，并按照新投運设备进行第1、4、10、30天油色谱跟踪。

2021年4月21日10：26：43，220 kV古寨变110 kV古鹭线发生跳闸。110 kV古鹭线为用户线路。2021年4月22日11：00，古1号主变在线监测系统中，乙炔数据由0.50 μL/L突变为6.32 μL/L。2021年4月23日，对古1号主变进行离线变压器油色谱检测，乙炔含量为10.40 μL/L。连续跟踪至2021年5月19日，古1号主变油色谱在线、离线数据均无明显变化。

2021年5月20日至6月19日，完成对古1号主变设备更换送电工作，按照规程对新投运设备进行跟踪检测。2021年6月24日，在厂家工作人员的配合下，对古1号老旧主变进行现场吊罩解体检查。

2 旧主变的运行工况

220 kV古1号主变为SFPSZ7—120000/220型三绕组变压器，出厂序号为5X183-1，沈阳变压器厂于1989年5月制造。该主变于1989年12月投运，已运行31年。

古1号主变2007年进行过大修，最近一次例行试验时间为2018年4月，且各项试验数据均合格。按照《变电运检五项通用制度》规定，每6个月进行一次油色谱分析，每月进行一次红外测温，运行状态均正常[1]。

2021年4月24日至6月2日，古1号主变油色谱在线执行3次/d、离线执行1次/d，试验数据无明显变化。

3 更换前原因分析、更换后现场吊罩检查及结论

3.1 吊罩前乙炔超标原因分析

2021年3月18日变压器油色谱数据出现异常后，立即组织人员对变压器进行检查、试验。

对变压器本体进行油色谱试验，总烃含量为83.96 μL/L，乙炔数值为18.35 μL/L，利用三比值法判断为电弧放电。初步判断放电原因可能为：①线圈匝间、层间短路;②引线对接地体放电;③间隙放电;④漂浮物或悬浮电位放电[2]。

对变压器进行电气试验，直流电阻、变比试验（运行挡）无异常。利用低电压阻抗法进行检测，低电压短路阻抗的高对低纵比铭牌额定值增大1.870%，中对低纵比铭牌额定值增大2.265%，且C相增大5.2%，推断C相存在绕组变形的可能性较大。通过频响法分析可知，高压侧和中压侧的波峰和波谷的分布位置及数量未见明显变化[3]。低压侧l bc中频段波峰略微不同于其他两相，绕组可能发生扭曲和鼓包等局部变形现象;高压对中低压和中压对高低压绕组介损无异常，电容量无明显变化;低压对高中压绕组介损无异常，电容量与2007年大修后数据相比增大7%，变化较大，推断绕组可能存在变形。此外，分接开关特性试验无异常，套管介损、电容量无异常，变压器局放、耐压试验无异常，可基本排除电气回路及主绝缘异常情况。

对分接开关进行检查，检查变压器分接开关油位无异常，并通过主变本体油色谱特征气体分析排除分接开关内漏至主变本体情况。

基于以上判断，因古1号变设备老旧且抗短路能力不足，变压器内部绝缘老化、耐受力不足。110 kV线路短路时，故障电流、暂态过电压对变压器内部冲击造成局部弧光放电。查看试验数据判断，变压器电气回路及主绝缘均无异常，变压器C相中低压绕组之间电容、阻抗变化超过注意值，可能存在绕组变形情况[4]。

3.2 老旧主变现场检查情况

2021年6月25日、26日，省电科院、特变电工沈阳变压器集团有限公司及保定变压器配件有限公司对老旧主变进行现场吊罩解体检查。

主变吊罩后，现场对变压器绕组、分接开关本体等部位进行检查，均未发现明显的放电痕迹。根据前期试验结果，变压器C相存在绕组变形的可能性较大。由于该主变已计划进行报废，现场先对C相绕组进行破坏性解体，如图1所示。

现场观察C相绕组围屏、调压、绝缘筒、高压、绝缘筒以及中压解体结果，均未发现异常状况。

中压侧绕组完全拆除后，低压外第一层绝缘筒有开裂现象。打开后发现低压绕组严重变形，面向低压侧从出头右向数第5个间隔，第1匝与第2匝之间有电弧放电痕迹，且匝间铜导线有不同程度的烧伤、烧损，如图2所示。

4 原因分析

经省电科院、保定变压器配件有限公司以及特变电工沈阳变压器集团有限公司对低压绕组变形与放电痕迹进行检查，确定变压器乙炔超标的主要原因为变压器遭受多次短路电流冲击造成低压绕组变形，降低了匝间绝缘性能，导致出现电弧放电，引起了油中乙炔等特征气体的增长。由于该变压器已运行31年，抗短路能力不足，经受多次短路冲击后引起绕组变形，使其绕组导线变形拉伸，导线电缆纸绝缘层受损。从放电痕迹处查看，第1匝外部有一股导线向下脱落与第2匝接触，运行中由于接触导致匝间绝缘摩擦使其损伤。中压侧两次线路短路跳闸时引起此处电弧放电，是乙炔发生突变的主要原因[5]。短路低压绕组变形引起电磁导线扭曲、拉伸，电磁线绝缘电缆纸受损，中压110 kV线路多次跳闸，导致低压绕组匝间电弧放电，加重了低压绕组变形的程度。中压线路跳闸会引起操作过电压，导致低压、中压和高压绕组出现冲击过电压。在冲击过电压下，各側绕组结构不同，产生的电压梯度不一致，加上低压绕组受过短路冲击变形存在薄弱点，所以两次中压线路跳闸都导致变压器乙炔的突变。电弧放电使匝间绕组烧损，导致绝缘距离放大，因此后续运行过程中油中乙炔等特征气体未持续增长。

随着变压器制作技术的发展，现制造变压器使用的材料是电磁线，中低压普遍使用自粘换位导线，且要求使用半硬铜线，以增加抗拉、抗弯强度。低压绕组内侧加装硬纸筒，绕组垫块使用进口纸板制作，同时要进行热压密化处理来增加刚性。铁心与硬纸筒间加圆形硬撑条，使低压绕组形成硬支撑。绕组制造过程使用拉紧装置，使绕组辐向更紧实。此外，可采用恒压干燥和整体套装工艺等。因此，现制造变压器抗短路能力大幅提升。

5 结语

本文介绍了一起220 kV主变临停事故。220 kV主变油色谱诊断分析数据异常，进行主变停运试验，验证了分析结果的正确性，增加了主变事故临停的案例数据，可为相似的事件提供经验。

参考文献：

[1]聂鸿宇，欧强，刘睿，等.电力变压器低压侧短路特点分析与可靠性提升策略[J].变压器，2021（5）：10-13.

[2]靳宇晖，杨贤，马志钦，等.振荡操作冲击电压下变压器匝绝缘放电特性研究[J].变压器，2021（5）：62-66.

[3]李春，刘纪堂，章浩，等.变压器散热器改进喷淋装置降温效应研究[J].广东电力，2021（5）：114-121.

[4]陈传敏，冯洪达，郭兆峰，等.220 kV电力变压器模态及谐响应分析[J].电力设备管理，2021（5）：160-165.

[5]林建坤，宋文乐，王磊，等.非晶配电变压器存在问题及改善措施[J].科学技术创新，2021（15）：11-12.