（国网恩施供电公司黄延成创新工作室 湖北省恩施市 445000）
摘要：阐述了一起雷电引发110kV变压器中性点套管被击穿的事故情况，结合事故现场的故障录波图、保护动作、雷击定位系统、现场诊断性试验数据，分析了雷击形式和变压器中性点套管击穿的原因及影响因数，对该种故障进行了定性分析并制定了防范措施。
关键词：雷电侵入波；变压器中性点；套管击穿
一、前言
2016年4月5日某地区遭受强雷暴天气，某110kV变电站桥#2主变本体轻瓦斯保护报警，运维人员在对桥#2主变本体进行检查时发现中压侧中性点套管被击穿，击穿处大量喷油。为避免事故扩大，运维人员及时转移负荷并对该变压器进行了停电处理。为避免今后同类事故的再次发生，对于该起事故我们进行了分析和总结。
二、事故现场调查
事故发生前桥变运行方式：桥#2主变高压侧接桥110kV#2母线运行，中压侧桥36开关接桥35kV#4母线运行，低压侧接桥10kV#6母线运行，10kV #6、#7母线分段开关在合位。桥#2主变为衡阳变压器厂1997年4月产SFZ8-20000/110型。接线方式为YNyn0d11，高压侧有载调压方式，中性点经放电间隙接地。中压侧无载调压方式，中性点经纯瓷套管引出悬空。低压侧额定电压10.5kV，无分接。
现场进行检查发现：
2.1、桥#2主变35kV侧中性点套管底部金属法兰处被击穿，中性点引线被电弧灼烧熔断2/3，绝缘破坏，有铜渣散落在内部夹件上。
2.2、根据雷击定位系统查询到35kV侧线路雷击现象严重，35kV桥佳线、桥峰线多次遭受雷击。
2.3、桥#2主变35kV侧避雷器和桥#4母线避雷器均有动作记录。且动作次数一致。
2.4、现场对桥#2主变进行了诊断性试验，数据显示变压器内部绕组疑有变形现象，油气化学分析显示变压器内部有电弧放电。
三、故障原因分析
2016年4月5日10时左右，鹤峰境内遭遇雷暴雨恶劣天气，此时桥#2主变中压侧接桥#4母线，母线接有桥峰线、桥城线、桥容线、桥佳线四条线路，其中桥佳线和桥峰线为运行状态，其余冷备用状态。
通过湖北电网雷电检测系统查询，发现桥佳线、桥锋线在此时段该线路多次遭受雷击，且该线路上无避雷器。
2016年4月5日10：51：05，三相雷电波沿35kV线路入侵至变电站，导致桥#4母线避雷器和桥#2主变中压侧三相避雷器均动作，动作次数均为A相3次/B相2次/C相1次。
桥#2主变35kV侧避雷器和桥#4母线避雷器型号为HY5WZ-51/134，复合绝缘性无间隙避雷器，额定电压51kV，在标称5kA电流下残压值为134kV。雷电波沿35kV线路入侵变电站后经避雷器泄压，但仍有134kV的残压冲击进入变压器内部。
根据武汉大学沅江军教授关于雷电冲击波的研究结论：由于雷电波沿线路传入变电站或直接击中变电站内造成变压器中性点电位升高，变压器中性点上出现的最大雷击过电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器特性，一般雷击过电压计算公式为：
其中，n—侵入雷电波相数
r—变压器振荡衰减系数，对于纠结式绕组取0.5，
连续式绕组取0.8
—变压器入口处避雷器上的残压
根据上式，当三相雷电波入侵时，中性点所承受的电压最高，按此计算，此时桥#2主变中压侧中性点上承受的电压Um理论值为241kV。
桥#2主变35kV侧绕组接线方式为yn0型，中性点引线经纯瓷套管引出后悬空，其绝缘水平为LI200AC85，即能承受雷电冲击电压为200kV，工频电压85kV。该变压器运行已有20年，考虑绝缘老化，绝缘耐压值取一定系数，按高压绝缘理论的经验值，雷电冲击裕度系数为0.6，工频耐压系数为0.85。即桥#2主变中性点绝缘耐压水平参考值为：
1min工频耐压 85×0.85=72kV
雷电冲击耐压 200×0.6=120kV
由此可见，当10：51：06三相雷电波沿线路入侵时，桥#2主变中压侧中性点承受雷电冲击电压理论计算值为241kV，其雷电冲击耐压水平理想值为200kV，实际计算值为120kV。雷电波电压远远大于桥#2主变中压侧中性点绝缘水平。导致桥#2主变35kV侧中性点引线对纯瓷套管法兰接地处放电，纯瓷套管金属法兰处被击穿，此时变压器油因电弧放电分解，分解气体经油循环于瓦斯继电器处堆积，2分钟后10：53：06主变轻瓦斯保护报警。
综合以上分析，事故经过为4月5日10：51：06线路最后一次监测到雷电活动后，三相雷电波入侵，经检查35kV线路上未安装避雷器，雷电波直接经线路进入变电站，（由于雷电波为微秒级别，故障录波系统灵敏度为毫秒级别，所以故障录波系统无法记录雷电侵入波）引起桥#4母线避雷器和桥#2主变中压侧避雷器同时动作，雷电波经避雷器动作泄压后，A/B/C每相仍有134kV的残压进入变压器内部，在中性点经累积后雷电侵入波过电压可达241kV，远大于桥#2主变35kV侧中性点绝缘水平。此时造成桥#2主变35kV中性点引线对瓷瓶法兰盘放电，放电点发生在纯瓷套管金属法兰与引线之间，该处变压器油分解，产生的气体随油循环在主变瓦斯继电器处累积，导致10：53：06桥#2主变轻瓦斯动作。而此时35kV#4、5母线解列运行，仅桥#2主变发生故障。
四、处理方案及反事故措施
对桥#2主变进行了低电压阻抗试验、直流电阻试验、频率响应试验和绝缘电阻试验、油气化学试验，判定变压器内部有电弧放电现象，对该变压器进行了现场吊罩检查，经检查发现变压器内部故障情况与分析情况完全一致。
为避免今后同类事故的再次发生，减少不必要的经济损失，针对以上事故发生原因的分析，提出一下反事故措施：
1、对桥#2主变中压侧中性点改造，加装避雷器。排查同类变压器隐患；
2、验算线路避雷器的保护角是否满足DL/T620《 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 》的规定；
3、每年雷雨季节前后进行避雷器带电检测工作，保证避雷器正常工作。
参考文献：
[1]陈水明 王威 等.工频电压的特高压变电站雷电侵入波电压分析 高电压技术 2010年 第八期 第36卷
[2]彭鹏 粟时平 等.变电站雷电侵入波保护的仿真分析 电力科学与技术学报 2009年9月第24卷第3期
论文作者:彭军1,冯柏松2,余泰林3
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/8
标签：雷电论文; 避雷器论文; 变压器论文; 母线论文; 套管论文; 电压论文; 过电压论文; 《电力设备》2016年第16期论文;