摘要：主变压器作为换流站重要设备，发生设备损坏故障跳闸事故对换流站安全稳定运行影响较大，对故障跳闸原因进行深入分析对整个输电系统的稳定运行有着重要意义。
关键词：抗短路能力不足、雷击
一、基本情况
2016年某500千伏换流站#2主变压器发生差动及重瓦斯保护动作跳闸。现场检查发现#2主变A相变压器身明显变形,变压器3号冷却器底部管道断裂，变压器油外泄，外部未见明显放电、烧蚀痕迹。#2主变B、C相变压器外观检查无异常，站内其它设备无异常。
二、故障分析
1．事故前工况
（1）系统情况：±500千伏双极直流系统900MW运行正常。500kV线路线运行正常，500kV 交流#1、#2主变并列运行（#1主变下网功率137MW，#2主变下网功率136MW）。220kV系统:#3及#5母线带#1主变中压侧运行正常；#4母线带一条220kV线路线、2#主变中压侧运行正常。系统无操作。
（2） 天气情况：故障时换流站所在地为雷暴雨天气，在此期间，220kV线路线遭雷击跳闸，重合成功，测距装置显示距换流站0.6公里。
故障前，换流站＃1、＃2主变并列运行，220千伏系统合环运行。故障后，220千伏交流系统运行正常，未损失负荷。
2.对故障前一周站内所有主变设备油中溶解气体进行检查对比
从检测数据可以看出，样品油中各故障特征气体含量均在GB/T7252-2001标准规定值以内，试验数据合格。排除了主变内部故障的可能性。
3.故障录波分析
（1）主变故障录波分析
查看#2主变高压侧故障录波波形，如下图。220kV线路故障启动约23ms，#2主变高压侧A相故障电流最大值达10.77kA，中压侧故障电流最大约27.85kA。故障启动后60ms，#2主变中压侧A相故障电流相位发生改变，高压侧故障电流幅值大幅增加，表明故障性质发生了转换，此时#2主变高压侧A相故障电流最大值约47kA，中压侧故障电流最大值8kA。#2主变差动保护动作，跳开主变三侧开关。
#2主变故障时#1主变和#2主变并列运行，对比分析#2主变故障期间#1主变电流电压波形，如下图所示。
从故障录波来看，220kV线路故障启动约23ms，#1主变高压侧A相故障最大峰值电流达10.89kA，中压侧故障故障最大峰值电流达约27.78kA。之后故障电流逐渐衰减，恢复至正常状态。
（2）220kV线路保护动作情况分析
从220kV线路保护保护装置动作报告来看，16点18分37秒220kV线路发生近区故障，最大故障电流约为55.6kA，故障持续60ms，线路保护跳闸，后经789ms线路重合成功。
三、分析结论
1．今年迎峰度夏以来，#2变最大负荷控制在14万千瓦左右，监测运行温度正常，排除了过负荷和高温过热造成变压器损坏的可能。
2．故障发生时，系统无操作，#2变三侧避雷器未动作，避雷器外观无异常，排除了操作过电压和雷击过电压造成变压器损坏的可能。
3．#2主变投运以来至故障前，未发生近区短路故障，本次故障前，历次油色谱分析结果正常，例行试验结果正常。
#2主变A相油色谱分析，总烃16450pm、乙炔5752 ppm、乙烯6523ppm，氢2737 ppm,均严重超标，分析为主变内部电弧放电兼过热。
经现场检查试验及查阅历次检修试验情况，初步分析主变损坏原因是：220线路A相遭雷击闪络，故障点距龙泉变0.6公里，线路单相接地故障最大峰值电流约55.6kA,引起#2主变中压侧故障最大峰值
电流约27.85kA，高压侧故障最大峰值电流约10.77kA,持续时间51毫秒。由于#2主变中压侧抗短路水平校核表明该变压器抗短路能力不足，中压侧抗短路能力24.48kA，高压侧抗短路能力10.76kA。#2主变中压侧最大峰值电流超过其抗短路能力，高压侧最大峰值电流与其极限抗短路能力一致。在220kV线路近区故障电流冲击下，变压器内部绕组变形，进而发展为内部短路，短路电流的冲击导致油箱变形。
四、改进措施
对同类型的变压器抗短路能力进行校核，查找出抗短路能力不足的变压器。对受损变压器退出后，返厂进行解体分析，最后再次确认故障原因，并根据故障原因提出同类设备的反事故措施，结合年度检修及技术改造制定处理计划，逐步对该类变压器进行更换。
作者简介：
佘明锐（1982-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。
丁杰峰（1984-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。
王 抗（1982-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。
论文作者:佘明锐,丁杰峰,王抗
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/4
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