一起220kv主變雷擊跳閘事故的分析

一起220kv主變雷擊跳閘事故的分析

1號主變本體可能發(fā)生放電故障2008年7月20日21點。8月，東莞某站220kv2號主變雷擊制動門時，經(jīng)現(xiàn)場分析和判斷，2號主變主體內部可能存在放電故障。在現(xiàn)場的吊罩檢查中發(fā)現(xiàn)2號主變低壓繞組至高壓電抗器的連接裸露銅管發(fā)生三相嚴重的放電。因此筆者就本次主變雷擊損壞的事故進行綜合分析,并提出相關的改進措施,確保主變的安全可靠運行。2線路調查和主要參數(shù)2號主變高壓中性點、中壓中性點接地運行。2號主變聯(lián)結組別為YNyn0d11;內置電抗器和低壓繞組串聯(lián);短路電流和額定電流(均為線電流)分別為:低壓79210A/4399A、中壓14320A/1205A、高壓6110A/715.7A。2008年7月20日21時51分36秒,該站110kV同桿架設的兩條110kV線路遭雷擊,距離Ⅰ段、零序過流Ⅰ段動作,A相跳閘,測距2.3km,2s后重合閘成功。同時,21時51分38秒,2號主變差動保護(主Ⅰ:比率差動、工頻變化量差動、差動速斷動作;主Ⅱ:比率差動動作)和非電量保護(輕瓦斯、重瓦斯、壓力釋放)動作,跳開2202、102、502甲、502乙開關?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)2號主變壓力釋放閥噴油,氣體繼電器內有250mL氣體,從保護動作及現(xiàn)場檢查情況可以初步判斷,該主變可能發(fā)生嚴重的內部故障。3錯誤初步分析3.1色譜檢驗結果在故障發(fā)生后,對2號主變本體絕緣油中氣體分析數(shù)據(jù)與6月17日正常運行的本體絕緣油氣體分析數(shù)據(jù)進行比較,發(fā)現(xiàn)故障后油色譜檢驗結果最高值為H2(1177.6μL/L)、總烴(1262μL/L)及C2H2(649.4μL/L),超注意值。CO和CO2含量對比6月17日試驗數(shù)據(jù)并無增長,其上部油樣氣體組分含量較下部油樣氣體組分含量高。具體數(shù)據(jù)如表1所示。通過表1數(shù)據(jù)分析,可判斷故障涉及固體絕緣的可能性較小,發(fā)生在變壓器內部裸金屬火花放電性故障的可能性較高。3.2變壓器內部故障該站2號主變兩套差動保護裝置同時跳閘,從主變微機保護裝置中內部錄取的波形進行分析(以下以第一套保護裝置錄波進行數(shù)據(jù)分析)。2號主變三相差電流波形,如圖1所示(橫坐標表示采樣故障時間點數(shù),縱坐標表示差流I是主變額定電流Ie的倍數(shù))。根據(jù)坐標可見,A相最大差流7.9Ie(135ms);B相最大差流8.2Ie(120ms);C相最大差流8.3Ie(130ms)。從該站故障錄波系統(tǒng)中調出故障期間2號主變的電壓、電流錄波圖,并對2號主變高壓、低壓Ⅲ側電流(低壓側采用雙分支的主接線方式)、電壓變化情況進行了分析,如圖2、圖3所示(圖2高壓側CT變比為800/1,圖3中壓側CT變比為1200/1)。由錄波圖測量故障電流及各相差流分析可知,高壓側最大故障電流為4.23×800=3383A(A相)。從圖2和圖3中可以看出,高壓側的最大短路電流峰值為4.8×800=3840A。從高壓側電流分析,在采樣點第46ms出現(xiàn)了明顯的增大,差電流出現(xiàn)在采樣點第56ms,這說明開始發(fā)生區(qū)外故障。在8ms之后差電流出現(xiàn),分析高壓側及中壓側的電流波形沒有發(fā)生明顯的飽和現(xiàn)象,差電流本身畸變并不嚴重,并呈現(xiàn)不斷增大的趨勢,說明該差電流是由變壓器內部故障引起的。與此同時,主變低壓側(無電流側)出現(xiàn)了電壓基本消失的情況,說明低壓側出現(xiàn)了故障,導致低壓側三角形環(huán)出現(xiàn)了不平衡現(xiàn)象,在低壓側三角形環(huán)內形成了很大零序環(huán)流的故障電流,這樣就使中壓側的短路電流三相基本同相。3.3試驗結果合格2008年7月21日,對2號主變和三側避雷器進行了高壓試驗。主變絕緣電阻、主變介損、套管介損、直流電阻及繞組變形等項目的試驗結果合格,與上次預試驗結果相比無明顯變化。避雷器在線檢測儀正常,變壓器三側避雷器1mA直流電壓及0.75U1mA下的泄漏電流正常。因此,變壓器主絕緣和繞組等基本正常,繞組無短路和變形。根據(jù)變壓器的結構,高壓、中壓繞組發(fā)生三相短路故障的可能性不大,變壓器低壓側的薄弱點為串聯(lián)電抗器的引線。4變壓器低壓側c相手孔結構2008年7月22日,對故障主變吊罩檢查發(fā)現(xiàn)的情況如下:(1)10kV變壓器低壓側A相電抗器至C相電抗器方向,從B相電抗器開始引線木夾件有開裂斷開現(xiàn)象,C相電抗器拐彎處到低壓套管出線之間的引線(靠近變壓器低壓側C相手孔位置)有多處明顯短路放電燒焦痕跡,其中有一個夾件螺絲屏蔽罩上有放電痕跡,其拐彎處的木夾件全部斷裂且電抗器引線有部分已嚴重變形,有一相電抗器避雷器的引線被燒斷。(2)電抗器位置分布有微小的銅珠,油箱底部有跌落的木夾件塊、皺紋紙和螺絲等雜物,變壓器器身上分布有散落的皺紋紙。(3)三相高、中、低壓繞組沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形和絕緣擊穿。從上述吊罩檢查的結果與初步分析的變壓器上部串聯(lián)電抗器裸金屬絕緣擊穿放電的初步判斷相吻合。5中性點沖擊壓降基于對主變的試驗和吊罩檢查結果,對故障分析如下:導致該變壓器內部故障的直接原因是由于雷擊110kV線路。在110kV線路中引入雷電波,它沿線路入侵經(jīng)變壓器前的避雷器,但沒有達到避雷器的動作電壓,雷電壓在進入變壓器前因振蕩而升高,在雷電流進入變壓器中性點接地點時,在接地電阻上產(chǎn)生很大的沖擊壓降。并通過中性點大部分施加在低壓和高壓繞組上(主變繞組布置位置:鐵心-低壓繞組-中壓繞組-高壓繞組-調壓繞組)。雷電沖擊電壓分配在中壓繞組和接地電阻上,在中壓側A相入侵的8456A雷電電流通過電磁感應在高壓繞組上產(chǎn)生的高壓,其大小與進波的電壓幅值和變壓器變比成正比關系,與接地電阻的大小成反比。由于雷電沖擊電流比較大,突變釋放能量的時間短,在低壓繞組感應較大的雷電沖擊電流,由于該主變內置電抗器和低壓繞組串聯(lián),阻礙低壓繞組內流過雷電流突變。在低壓串聯(lián)電抗器的端部感應電壓ε=n·s·dB/dt,其中n為電抗器繞組匝數(shù),s為繞組面積。同時低壓繞組的雷電流產(chǎn)生的零序磁通將匝鏈于高壓繞組,在繞組上將產(chǎn)生很高的感應電勢,導致內置電抗器至低壓繞組引線擊穿。雷電沖擊電流通過電磁感應產(chǎn)生傳遞過電壓,在低壓側a相和b相方向傳播,如圖4所示。6組嚴格限定變壓器使用并注意最大組接合點的劃分此次變壓器損壞發(fā)生在重合閘之前,由于雷電波入侵到電抗器K1和K2位置時發(fā)生全反射,如果內置電抗器至低壓繞組引線之間距離不夠時會造成擊穿短路;若內置電抗器至低壓繞組引線夾持強度不夠,那么在低壓線路短路累積效應會造成引線松動,間距減小,電壓升高,同樣可以致使主變內部出現(xiàn)短路故障。為防止類似故障發(fā)生應采取如下措施:(1)對于故障類型的變壓器,內部裸露的導體都應