山东电网大型变压器短路损坏事故分析
摘 要:分析了山东电网6年间发生的8台110kV及以上变压器短路损坏事故的原因,提出了加装限时速断保护、压缩保护动作级差3条改进措施。关键词:变压器;短路;事故;分析
引言
1992年到1998年间山东电网有8台110kV及以上的变压器受短路冲击而损坏,其特点为①低压绕组发生近区或远区短路时,各种保护基本正常切除事故,变压器承受短路时间都小于标准中规定的时间;②许多变压器一旦发生出口短路即损坏;③承受短路电流的所有线圈几乎都不能再使用;④线圈的整体紧固方式存在薄弱环节,动稳定能力差;⑤6kV系统短路损坏的厂用变和启备变较多。现将短路损坏的事故情况分析如下
1 8台变压器短路损坏事故分析
1.1 潍坊电厂1号主变
该厂SFP7—360000/220#1主变,1993-08投运。1994-05-09因220kV出线B相开关爆炸,致220kV侧B相出口短路,使主变高、低压侧受到大电流冲击(高压电流3514A,低压电流2333A),持续时间0.452s。吊检发现低压绕组上部换位处严重匝间短路,主绝缘击穿使铁心局部严重烧伤,上部绕组绝缘严重破损,导线内层大面积扭曲变形,铁心环氧绑扎带位移。分析损坏原因为变压器设计不合理,造成其动、热稳定不够(尽管实际短路电流小于规定值)。该变压器经换线圈修复后正常投运。
1.2 菏泽电厂0号备变
该厂SF7—20000/110#0备变,1991-08投运。1997-05-27厂用6kV系统母线因屋顶漏水而三相短路,工作电源切除后,备用分支开关6232自投后着火,造成0号启备变低压线圈出口短路,差动保护动作,高压侧开关跳闸退出运行。
经查0号启备变外壳无变形和喷油现象;铁心接地套管中间的导电杆在其上部烧断,套管顶部往外渗油,铁心绝缘电阻为零;高低压绕组绝缘正常;高压绕组的直流电阻正常,低压绕组的a相直流电阻偏大,误差达3.68%;变压器油ψ(C2H2)115×10-6。故认为变压器内部a相绕组发生了匝间短路和对铁心放电。吊芯发现:①a、b相线圈的上压板全部损坏;三相线圈的上部绝缘垫块都有位移,其中a、b相最严重,a、b相压钉碗分别损坏5个和3个。②a相调压线圈低压侧的上半部分向外凸出。③a相铁心柱顶部外侧有电弧烧伤痕迹,有13级矽钢片被烧伤。④a相低压线圈上部5个饼(共4匝)上翘变形,上翘距离约25mm;上数第1匝线圈最内层导线对铁心放电烧断,上数3匝线圈匝间短路。⑤b相低压线圈上部4个饼上翘20mm,变形。
分析认为制造上存在以下缺陷:①线圈压板整体性差。压板设计不合理,造成线圈上表面压力不均匀、固定不牢固。②线圈压板的机械性能差,从破损后的压板断面观察,压板材质为木质五合板,这种压板在机械外力作用下极易断裂损坏。该变压器经更换三相低压线圈和绝缘件后投入正常运行。
1.3 济南局西郊站1号主变
该站SFSZL1-31500/110#1主变,1983-09投运。1997-08-08,该变压器所带的低压10kV母线上有一出线电缆头在正常运行时爆炸,造成变压器低压线圈出口近区短路,变压器重瓦斯等保护动作退出运行。
现场检查发现瓦斯继电器内有大量气体,本体油ψ(C2H2)达683.1×10-6,线圈绝缘电阻、直流泄漏电流、高压线圈直流电阻和铁心绝缘电阻无异常,但低压线圈ac相直流电阻增大,误差达11.2%。变压器内部线圈发生了放电性故障;因低压线圈为Δ接地,判断故障点在低压a相线圈内部。吊芯检查发现:①变压器三相高压线圈、线圈垫块及引线基本无位移、松动和过热现象,夹件和木制支撑件无断裂和松动现象;A、C相上压板向高压侧位移约5mm,B相上压板基本无位移;从上部观察,A、C相上压板顺时针旋转约2.5mm。②A相低压线圈的上绝缘环形压板向分接开关侧位移约7mm。③A相低压线圈的垫块基本无松动;从上部下数第44~46匝发生匝间放电故障(整个线圈共113匝,每饼为1匝),其中第45匝的故障部位线饼烧穿,烧伤16根导线,烧断6根导线,形成1个梯形洞,洞长约50mm,最宽部位约20mm,整个梯形洞跨越右侧的线圈绝缘垫块,该绝缘垫块下面的1块的左边沿烧有半圆形缺口,下表面烧了1条横沟。45饼故障部位导线排列不平整,从里向外看第2根的左侧凸起,第3~7根下陷,右侧的第10~13根凸起,④45匝线饼的故障点对44匝线饼的下表面和46匝线饼的上表面放电,分别在44匝线饼的上表面烧了个坑,其中44饼烧断1根导线,烧伤9根,46饼烧伤8根,但未烧穿;故障点周围的导线绝缘纸烧毁或碳化,故障点周围的线饼上附着有大量烧熔的铜颗粒。⑤故障点附近的绝缘垫块无松动现象。由此可以判定:此事故是由于45号线饼故障部位的绝缘垫块下部的导线间绝缘有薄弱点,在短路的电动力作用下,股间绝缘进一步受损,造成股间拉弧放电,引发了匝间绝缘击穿放电故障。
该变更换3个低压线圈修复后正常投运。