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摘要：近年来，随着电网容量的增大，大型变压器的短路故障所产生的后果越来越严重，对安全发供电的威胁也越来越大。本文笔者通过工作经验及结合相关资料对220kV主变压器短路冲击事故处理展开分析。
关键词：220kV主变压器；短路；维修
1、主变跳闸情况简介
主变跳闸事故简述
2012年11月1日1点35分220kV马店河站1、2号主变跳闸。经录波报告综合分析，跳闸原因是距变电站1公里处的110kV马天线用户侧2号电炉变缺油，导致起火后发生C相单相接地。火势未得到有效控制，13分钟后发展为三相接地短路。同时控制台起火导致分合闸回路烧熔短接，电炉变开关频繁分合，不断重复发生三相接地短路，导致1号变遭受短路冲击20次（其中1次为单相接地短路），2号变遭受短路冲击16次（其中1次为单相接地短路）。在2号主变短路冲击16次后，零序保护动作（经厂家分析后，认为是2号主变在反复的短路冲击下，套管CT铁芯产生的剩磁使二次绕组产生不平衡电流造成零序保护动作），跳开2号主变三侧开关。1号主变遭受短路冲击20次后，主变差动保护、本体重瓦斯动作，压力释放阀动作，跳开1号主变三侧开关。故障录波显示，1号主变中压侧线端遭受的短路电流为7000A，2号主变中压侧线端遭受的短路电流为5000A。
主变参数
马店河1、2号主变均为天威保变生产的自耦变压器，两台主变的参数如表1所示。
由表5可以看出，当低压三角形连接解开后，B相绕组的变比值均无法测试得到，测试仪器过流保护跳闸，可以推断B相绕组存在较为严重的绝缘故障。
拆开B相绕组围屏后的情况
综合11月1日诊断性试验和11月2日补充试验的测试结果，认为B相绕组的绝缘故障最为严重。经攀枝花电业局、四川电力科学研究院和生产厂家共同决定，拆开B相绕组围屏，进一步检查绕组情况。
B相绕组围屏拆开后并未发现有明显损伤，绕组内部损伤部位仍需进一步解体检查。
吊罩后的主变维修建议
11月4日晚，攀枝花电业局、四川电力科学研究院和生产厂家召开讨论会，分析了当天的吊罩情况，以及该台主变发生短路冲击后的所有试验结果，并认为：
（1）变压器重瓦斯动作，油色谱试验表明变压器内部产生了电弧放电；
（2）三相绕组多处垫块脱落、错位、松动，表明变压器在遭受短路冲击时承受了巨大的电动力；
（3）直流电阻、变比和绕组变形试验表明，该台变压器的三相绕组已产生变形并存在绝缘故障。
根据现场情况和两台主变的试验结果，我院建议如下：
（1）虽然1号主变A、C相试验未反映出明显的绝缘故障，但通过诊断性试验已有变形，如再次遭受短路冲击，极易发生绝缘损坏。建议1号主变更换三相绕组的全部线圈及其绝缘件；
（2）2号主变投运后需要定期进行油色谱跟踪和红外监测；
（3）加强用户侧设备的管理，修改保护定值，当用户侧设备发生故障时，应能断开用户侧设备，避免再次出现近区短路故障对电网设备造成损坏。
马店1号主变解体情况
11月9日～11月11日，攀枝花电业局对1号主变进行了现场解体，攀枝花电业局、四川电科院技术人员和厂家在马店河220kV变电站对1号主变的现场解体工作进行了监督，该台变压器各相绕组受损情况如图12～图16所示。
由图4所示可看出，马店河1号主变B相中压绕组受损最为严重，发生了严重的位移，受到短路冲击后有明显的碳化痕迹，B相低压绕组无明显异常，但有碳化残留物；A相中压绕组受损情况次之，低压绕组的绝缘纸因受力损伤；C相中压绕组无明显的异常，但俯视观察发现有轻微变形，呈椭圆趋势，低压绕组无明显异常。
4、马店河1号主变修复方案
在省公司运维检修部现场修复的指导思想下，经四川电力科学研究院、攀枝花电业局和厂家共同讨论，制定了该变压器的修复方案：变压器线圈和主绝缘件全部进行更换。时间安排如下：
（1）2012年11月27日前厂内完成各电压等级线圈的绕制和套装前干燥工作，于11月28日开始整体套装，11月29日套装完毕；
（2）进行煤油气相干燥，干燥时间为4天；
（3）12月4日干燥完毕开始浸油，浸油时间2天，12月6号装箱运输；
（4）正常运输时间为12月7日～12月9日（如遇天气、道路不便可能增加）；
（5）线圈到现场后，立即套装恢复，时间为15天：线圈套装2天、铁芯回装2天、引线焊接及起身试验2天、附件回装2天、真空注油加真空干燥3天、二次回路恢复及调试2天、静放及油压试验2天、常规试验1天、特殊试验1天、投运1天。
按照计划修复时间为57天（自主变停运当天起）。至线圈修复完成，该变压器的线圈完全进行了更换，绝缘件也更换达90%以上。
5、修复后的试验检验
马店河1号主变在完成安装工作，由攀枝花电业局进行了常规的电气试验、绝缘油试验和中性点耐压试验合格，达到静放时间后，于12月25日～12月26日由四川电力科学研究院根据GB1094.3-2003 《电力变压器 第3部分 绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》和GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的有关规定对该变压器进行短时感应耐压试验和带局部放电测量的长时感应耐压试验。
该变压器全部绕组及主绝缘更换后，短时感应耐压试验应按照出厂试验电压的80%进行，高压侧耐压标准为316kV，中压侧耐压标准为160kV。但该变压器为三相自耦变压器，进行现场短时感应耐压试验时，由于试验设备的限制，不能采用出厂试验的方法，只能采用非被试相中压绕组接地，中性点支撑的方法。因此在中压绕组达到试验电压160kV时，高压绕组最多只能达到267kV，考虑到该变压器是由500kV变压器改造而成，其高压对地绝缘具有相当大的裕度。因此高压绕组试验电压虽然未能达到出厂考核的80%，但影响不大。在与制造厂对试验方案及标准进行了确定后，电科院于12月26日下午完成了该变压器的特殊试验项目，12月26日23时40分，该变压器合闸成功，投入运行。
6、鉴于马店河变电站主变事故的思考及建议
220kV马店河变电站主变在不到三年的时间内，连续发生两次因外部短路故障造成的变压器损坏，影响很大。四川电科院设备状态评价中心全程参与两次事故的研讨、分析和交接试验工作。针对此类情况，建议如下：
（1）对于类似马店河站情况，由于中低压侧用户特殊性，频繁发生外部短路，运行环境特别恶劣的变电站，主变低压侧应加装限流电抗器，以减小短路电流对变压器造成的冲击。
（2）外部较易发生短路冲击的线路，以及电缆出线或混合出线的线路，应考虑退出自动重合闸，避免变压器在外部发生永久性故障时再次遭受短路冲击。
（3）应考虑保护配置的完善，针对变压器抗短路能力不满足运行要求或外部较易发生短路冲击的线路，过流保护整定值应尽量减小，当外部发生故障时，应能在最短时间内将故障设备跳开。
（4）各电业局应加强对用户设备的管理，按电网要求积极参与把关用户设备的选型、验收和运行维护，避免因用户设备问题对电网设备造成损坏。
（5）对于类似攀枝花马店河220kV出线直接带用户的情况，建议逐步转移负荷，实现220kV站不直接带用户负荷的要求。
（6）设备状态评价中心将以技术监督为手段，为相关单位持续提供技术支持，不断改善变压器类设备的管理水平。
论文作者:任新华
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/2
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