弧光过电压引发的变压器短路事故分析

2011-10-24 15:41:04来源: 互联网
1 前言

  某110kV 变电站1 号主变SFSZ8-25000/110由于事故造成了变压器的损坏。公司将变压器返回制造厂并组成事故联合调查小组,分析了事故原因,并制定了抢修方案。

  2 事故经过

  事故当天天气晴朗, 气温高达39℃。13 时26分,运行人员突然听到爆炸声,1 号主变内部声响异常,随后1 号主变重瓦斯和差动保护动作,断开主变三侧断路器,变压器退出运行。

  3 变压器损坏情况

  (1)绕组。低压绕组a 相、b 相上部3 饼~4 饼匝间短路烧损,并向上拱起,上部端绝缘损坏。

  (2)铁心。对应低压绕组a 相和b 相损坏处心柱边缘烧坏。上夹件a 相有两个压钉肢板从焊缝处脱落,c 相也有一个压钉肢板脱落。

  (3)器身绝缘。a 相端部50mm 厚层压木板折断, 并且有两个Φ42 压钉连同Φ55 压钉碗穿透,b相也有一个压钉将压钉肢板穿透。a 相和b 相低压绕组内纸筒也有局部损坏。

  4 事故分析

  由变压器损坏情况,经直观分析,认为该变压器

  在事故中受到了过电压和短路冲击。

  4.1 过电压冲击

  该变压器低压绕组为连续式,如图1 所示。连续式绕组在入波时,前几个线段的段间电位差较高,尤其是K 处的轴向和径向的合成电场很强,在发生过电压时极易被击穿。从低压绕组a 相、b 相3 饼~4 饼匝间短路烧损及铁心柱边缘烧坏的情况可说明,低压绕组a 相和b 相承受过电压冲击对铁心击穿,而且形成匝间击穿短路。

  4.2 短路冲击

  


  图1 连续式绕组线段示意图

  变压器在短路时将产生很大的轴向力和径向力。径向力Fd使外部绕组受到向外的张力,内部绕组受到向内的压力(如图2a 所示)。轴向力又可分为轴向内力和轴向外力,轴向内力Fq1使绕组压紧(如图2b 所示), 轴向外力Fq2则是由于内外绕组安匝不平衡引起的,它使内、外绕组产生相对位移,增大不对称性(如图2c 所示)。该变压器夹件上的压钉肢板脱落、层压木板折断及压钉穿透压板,说明在轴向上产生了很大的电动力; 而a 相和b 相低压内纸筒折断,则是低压绕组受到向内的压力所致。这些现象说明,变压器受到了短路电流的冲击。由于a 相和b相低压绕组在过电压下对铁心击穿, 造成变压器短路。

  有了以上两点基本分析, 剩下的就是什么原因造成a 相和b 相过电压。故障发生当天,天气晴朗,不存在雷电造成的大气过电压, 也不存在暂时过电压,可能是操作过电压,而操作过电压只有几种:①中性点不接地系统电弧接地过电压; ②空载线路合闸过电压;③切除空载线路过电压;④切除空载变压器过电压等。根据当天的运行操作记录可知:②③④三项不可能发生,只剩下第①项。变压器10kV 侧采用D 形接法,没有中性点,属于中性点不接地系统。当发生单相间隙性电弧接地时, 将在非故障相上形成弧光过电压, 非故障相上的过电压最高可达3.5倍额定电压。该变压器a 相和b 相承受过电压,可能是c 相发生单相间隙性电弧接地。因此,从变压器低压c 相出线查找, 发现10kV 出线到开关室的穿墙套管炸裂,金属导体部分接地。

  至此,事故原因查明:首先,10kV c 相穿墙套管存在缺陷,在高温和大负载下发生炸裂,形成10kVc 相单相间隙性电弧接地, 从而在a 相和b 相上形成弧光过电压, 造成a 相和b 相低压绕组端部对铁心击穿,使变压器短路。a 相和b 相随后形成匝间短路,主变差动保护和重瓦期保护动作,断开变压器三侧断路器,变压器退出运行。

  

  图2 绕组受力情况

  5 抢修方案及整改措施

  针对变压器损坏情况, 制定了详细的抢修方案,对绕组重新绕制、铁心硅钢片重新处理和更换、器身绝缘件重新制作和工艺处理。同时,制定了如下整改措施。

  (1)由该事故可以看出,变压器存在抗过电压和短路冲击能力不强的弱点, 在制造厂对变压器进行抢修时,提出以下几点意见。①在低压绕组首端加电容环, 对端部和尾部几饼要加大匝绝缘,加大油道,确保在过电压冲击时不致击穿,提高冲击电气强度。②做到“轴向压紧、径向支撑”。对于轴向压紧要求:a.层压木板改为硬度更高、绝缘强度更好的环氧层压玻璃布板;b. 对绕组垫块和端圈垫块做密压处理;c.对绕组做恒压干燥;d.压钉肢板必须加强焊接控制,并加支撑板。对于径向撑要求:低压绕组内部软纸筒改用硬纸筒作骨架, 防止径向电动力压迫低压绕组而产生对铁心击穿接地。

  (2)对于供电公司变压器运行人员,要加强运行时的设备巡视和设备缺陷管理,预防事故的发生。

关键字:弧光  过电压  变压器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/1024/article_12469.html
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