摘要 本文通过某管道施工过程中，挖断电缆引起的220kV主变损坏事件，从变压器保护、变压器耐冲击能力等几个方面分析了变压器损坏原因，得出了变压器损坏的主要原因是本身承受短路电流的能力欠缺，并指出了变压器运行管理中特别需要注意的几个问题，希望能给管理者提供一定帮助并引起各方重视。
关键词：变压器故障；单相接地故障；抗短路能力；短路分析
Failure Analysis of 220kV Main Power Transformer
Wang Jing
(Science and Technology Department of China Petrochemical Pipeline Storage & Transportation Co., Ltd.Xuzhou 221008)
Abstact This paper through the construction process, caused by damaged cable of 220kV Main Transformer damage events, from transformer of transformer protection, impact resistance and other aspects of transformer is analyzed reason of damage is that the main reason of the damage to the transformer is itself to withstand short-circuit current lack of capacity, and points out several problems in transformer operation and management, we need to pay particular attention, hope to provide some help and aroused the attention of all the parties to the managers。
Key words：Transformer Failure；phase to earth Failure；Ability to withstand short circuit；Failure analysis
1事故经过
2013年5月28日下午17时，某管道施工队伍使用施工机组挖掘机在对高压线塔附近地表土进行平整时，突然听到一声巨响，施工方立即停止作业，并与当地供电公司取得联系，初步事故为：110kV横澄线电缆挖断，造成220kV横山变电站（ 主接线图见图2）1号主变保护动作，主变三侧开关（101，301，701）跳开，导致110kV武澄变全所停电29小时，其他110kV,35kV出线用户(716,732,311,313,314)限负荷运行、停电、或是由其他备用线路供电，造成重大损失。
图1 输气管道施工现场
图2 220kV横山变配电系统示意图
2保护动作情况
220kV横山变微机保护故障记录仪显示：2013年5月28日17时0分24秒横澄线719开关线路A相单相接地故障，接地距离I段动作出口（故障相电流二次值30.9A,一次值7.2kA），17时0分25秒重合闸不成，距离后加速永跳，719开关三相跳闸，17时0分25秒主变第一套、第二套差动保护(差流二次值7.44A)动作，跳主变3侧开关，主变重瓦斯动作，压力释放阀动作。
3现场检查
事故发生后，当地供电公司立刻组织维修人员进行现场检查、试验与抢修，现场检查情况如下：
1)110kV横澄线719开关现场检查正常；
2)主变220kV 侧C相套管中下部瓷套破裂，压力释放阀动作；
3)主变220kV 侧B相升高座连管与油枕连管焊接处裂开喷油；
4)油色谱分析：对故障变压器采油样后分析，呈高能量放电特性；
5)电气试验：对主变进行了C相套管电容量试验、主变直流电阻、绝缘电阻、频响试验，结果未见明显异常；绕组电容量数据测试异常，其中平衡绕组介损测试加压10kV后变压器内有明显放电声，降至2V，平衡绕组介损为0.94%，电容量为83430pF,比今年4月18日所测的52820pF明显增大。
4变压器返厂检查情况
由于220kV变压器损坏比较严重，6月19日对故障变压器进行返厂维修，返厂解体检查过程中发现如下异常：
1)上铁轭表面靠近C相旁轭的铁心接地片烧断；
2)B相低压侧拉板与夹件之间连接片烧断，铁心、蜡版、夹件表面有放电痕迹；
3)A相稳压线圈上部端圈断成3截，稳压线圈局部向上位移，线圈第一饼导线上窜并与铁心发生放电；
4)逐层拆除A相中压线圈与稳压线圈之间围板、撑条，吊出稳压线圈进行检查，发现稳压线圈整体向上位移、上端部四饼导线绝缘局部破损露铜，除此前发现的线饼与铁心之间有放电痕迹外，线饼之间也发现放电痕迹；
5)A相心柱上部（主级、次主级）正对稳压线圈第一饼线处有放电痕迹，附近围板、撑条表面有熏黑痕迹；
6)B,C相稳定线圈发生向上位移，上端部第一匝导线匝绝缘局部被撑条磨损露铜，但没有放电痕迹。
5故障原因分析
5.1从主变继电保护设置情况进行分析
根据电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB/T 50062-2008规定：主变需要设置如下保护：
1）瓦斯保护动作：反映主变内部各类短路和油位降低。无时限跳主变三侧断路器。为主变主保护。
2）差动保护动作：反映主变本体内部、各侧套管和引出线到CT范围内的短路故障。无时限跳主变三侧断路器。为主变主保护。
110kV线路的下列故障，应装设相应的保护装置：
1）单相接地短路；宜装设带方向或是不带方向的阶段式零序电流保护，对于零序保护不满足要求的线路，可装设接地距离保护，并应装设一段或二段零序电流保护作为后备保护。
2）相间短路；对于单侧电源线路，应装设3相多段式电流或是电流电压保护，当不能满足要求时，可装设相间距离保护。
3）过负荷。
根据事故记录仪的时间及动作情况看，接地距离I段动作出口719开关故障相电流二次值为30.9A,主变第一套、第二套差动保护差流二次值为7.44A,220kV变压器的保护设置比较完善，数值得当，在故障发生时动作迅速、可靠并满足选择性，但是为什么单相接地故障仍然导致变压器损毁如此严重呢？
5.2从变压器自身条件进行分析
根据GB1094.5-2008 《电力变压器 第5部分：承受短路的能力》规定，电力变压器在由外部短路引起的过电流作用下应无损伤的要求。外部短路包括三相短路、相间短路、两相接地和单相接地故障。
从变压器返厂解体后的情况分析：第一次短路故障后，变压器稳定绕组轴向发生震动，故障重合闸时，再次承受第二次短路冲击，再次造成机械震动加剧，从而导致更大震荡，导致主变外部220kV侧C相套管开裂，稳定绕组整体向上位移。另外，短路故障下中性点通过较大接地电流与剧烈震动导致铁心及夹件接地线断裂，拉板连接部位放电烧黑，油中产生故障气体。
变压器发生出口短路时，保护均正常动作，在短路持续时间和短路电流均未超过规定值时，可见，220kV变压器本身承受短路电流的能力欠缺、绝缘不够是此次变压器损毁的主要原因。
6变压器运行、管理中存在的问题
从220kV变压器的故障分析中可以看出，变压器的日常运行、管理存在的主要问题如下：
1)变压器本身质量不过关：主要是变压器结构设计不合理、制造工艺及材料质量选择问题，造成变压器承受过压及过流能力严重不足，抗短路冲击能力差，一遇到外部短路冲击，就会发生严重故障，造成较大损失；
2)微机保护整定的设置及数值不合理，造成变压器的保护不合理，不满足灵敏性、选择性、可靠性、速动性要求；
3)管理不到位，日常检查制度和试验制度不健全，微小缺陷发现不及时，日积月累，将会酿成较大事故；
4)节省投资，很多主变为20世纪90年代以前生产的产品，容量较大，更换代价较大，所以出现较多变压器带病运行、超期服役现象；
虽然本次事故是由施工队伍挖断电缆引起的，但是经过笔者分析，绝对不能把事故原因简单归结为事件的表象，上述变压器运行及管理中存在的几点问题希望引起各方关注，在电气设备的制造、采购、运行、管理的方方面面，加以重视，减少或是避免生命财产的损失。
参考文献：
[1]王梦云 110kV及以上变压器事故统计分析 《供用电》2006年.
[2]《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB/T50062-2008.
[3]《电力变压器 第5部分：承受短路的能力》GB1094.5-2008.
[4] 蒋伟等，单相短路对110kV 和220kV 变压器中性点绝缘的影响及其防护 《变压器》 2007年.
[5] 黎大健 赵坚 变压器短路损坏原因分析及对策 《广西电力》 2013年第5期.
作者简介：
王晶（1974—） 中石化管道储运有限公司研究院，国家注册电气工程师，研究生,高级工程师，主要从事电气工程及电气安全方面的工作。
论文作者:王晶1,余占涛2,王炳国3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/19
标签：变压器论文; 故障论文; 动作论文; 线圈论文; 电流论文; 单相论文; 绕组论文; 《电力设备》2018年第28期论文;