1、故障發(fā)現的經(jīng)過(guò)

2016年12月19日，西南某電廠(chǎng)按檢修計劃完成了#4主變年度檢修和預防性試驗后，向調度申請將#4主變恢復送電， 5021和5022斷路器已轉為熱備用。

15:08 56 99 運行值班人員在中控室操作合閘5021斷路器時(shí)，主變保護動(dòng)作，保護動(dòng)作情況如下：

15:08 57 542 4號主變保護A屏差動(dòng)動(dòng)作跳閘

15:08 57 542 4號主變保護B屏差動(dòng)動(dòng)作跳閘

15:08 57 572 5021斷路器保護動(dòng)作跳閘

15:08 57 718 4號主變保護C屏重瓦斯動(dòng)作跳閘

設備現場(chǎng)人員發(fā)現在5021斷路器合閘瞬間，#4主變大量噴油，立即將情況匯報給當班值長(cháng)。當班值長(cháng)下令停止一切操作，立即將事故情況匯報給當值調度人員。

事件發(fā)生時(shí)，變壓器上部和底部均出現噴油情況。

2.故障原因分析

2.1 變壓器檢查結果及色譜

檢查結果：

1）高壓線(xiàn)圈最下部8餅導線(xiàn)匝絕緣破壞擊穿變形，高壓線(xiàn)圈其他部位表面熏黑，線(xiàn)圈內部在800mm高處沿撐條爬電對地(中性點(diǎn))擊穿。

2）低壓線(xiàn)圈除部分熏黑外，正常。

3）油箱變形。

絕緣油色譜在線(xiàn)監測數據

根據三比值法代碼判斷，其比值編碼組合102，故障類(lèi)型判斷屬于電弧放電。2.2可能的短路故障類(lèi)型分析

從上述分析得知，本次短路故障為高壓A相內部故障，此時(shí)運行時(shí)的空載和負載電流可以忽略，提取高壓的接線(xiàn)，對可能的短路故障類(lèi)型進(jìn)行分析。

本臺變壓器高壓繞組為首端中部出線(xiàn)，上下并聯(lián)結構，短路故障可能出現在上部或下部（上下部同時(shí)出現的概率很?。?，為方便說(shuō)明，以下部故障為例進(jìn)行說(shuō)明，下部故障可能出現三種故障類(lèi)型，正常運行與故障示意圖分別如下圖2~圖4所示。

考慮形成短路故障前可能出現繞組對地擊穿、餅間或匝間擊穿等故障，短路過(guò)程中同時(shí)伴隨著(zhù)短路電流的力學(xué)振動(dòng)沖擊與熱效應可能引起機械與電氣降低等問(wèn)題，本節分析有如下幾點(diǎn)簡(jiǎn)化：

（1）以下部短路故障分析為例進(jìn)行分析，實(shí)際故障可能為下述三種故障的3倍，即有6種以上可能的短路故障；

（2）分析短路故障電流時(shí)未考慮力場(chǎng)、熱場(chǎng)、電場(chǎng)的綜合作用；

（3）高壓電源按額定電壓計算，暫不考慮短路接觸電阻。

圖2 正常運行下高壓繞組接線(xiàn)圖 圖3某線(xiàn)餅對對擊穿短路示意圖

圖4餅間或匝間擊穿短路示意圖   圖5餅間或匝間擊穿短路并形成接地示意圖

返廠(chǎng)解體檢查發(fā)現，高壓繞組無(wú)明顯對地擊穿放電點(diǎn)，判斷上述分析中如圖5所示的故障類(lèi)型可能性最大。

結合解體現象，采用衡變專(zhuān)業(yè)的變壓器短路阻抗與短路電流仿真計算軟件進(jìn)行仿真分析，假設圖5所示的短路點(diǎn)出現在從下部開(kāi)始的8段至首端位置，短路環(huán)的高度每增加100mm進(jìn)行仿真分析，提取高壓短路電流有效值與錄波電流對如下：

圖6不同短路環(huán)位置對應短路電流對比

考慮短路工況下存在一定的接觸電阻，只要短路電流仿真結果大于錄波電流值就有可能是本次短路故障發(fā)生的實(shí)際情況，所以判斷現場(chǎng)出現了類(lèi)似于圖5所示的短路故障，形成擊穿短路，短路點(diǎn)距離高壓首端出線(xiàn)不大于300mm的位置，與實(shí)際解體現象一致。

2.3故障原因分析

1)變壓器若本身內部存在缺陷均有產(chǎn)生-發(fā)展-擴大一系列過(guò)程，運行中各項指標參數異常情況可由在線(xiàn)監測裝置得到實(shí)時(shí)監控，變壓器正常檢修前運行正常，所有日?；烅椖?、在線(xiàn)監測、變壓器油均正常，可基本排除變壓器存在明顯缺陷可能。

2)變壓器檢修投運前各項指標一切正常，進(jìn)一步證明變壓器不存在明顯缺陷。

3)變壓器投切過(guò)程中，根據波形圖可看出合閘勵磁涌流數據為設計抗短路電流的35%，電動(dòng)力與電流平方成正比關(guān)系，涌流電動(dòng)力為短路電動(dòng)力的12.3%，多次合閘累積機械作用可以忽略。

4)變壓器鐵心材料磁特性具有非線(xiàn)性、飽和性的特點(diǎn)，因此勵磁阻抗受變壓器鐵心工作點(diǎn)的變化呈現非線(xiàn)性，通過(guò)勵磁支路的電流大都具有豐富的諧波含量。而變壓器發(fā)生匝間短路或餅間短路時(shí)，其阻抗為漏電抗，是一線(xiàn)性元件，通過(guò)漏電抗支路的電流主要為基波電流。從錄波數據來(lái)看，4號主變合閘后40ms內，A相主變電流波形呈半波偏置，具有明顯的偶諧特征，是一典型的勵磁涌流波形，并不符合短路電流特征，因此在40ms以前并不存在匝間或餅間短路,排除事故是線(xiàn)圈下部匝間40ms以前短路引起可能。

#4主變A相電流波形

5)變壓器正常常規預防性試驗后復電過(guò)程中，在變壓器內外部無(wú)異常情況下，僅60ms高壓A相故障產(chǎn)生，無(wú)明顯故障產(chǎn)生-發(fā)展-擴大過(guò)程，經(jīng)吊芯事故解體檢查發(fā)現故障位于高壓線(xiàn)圈下半支路500kV首端1至12餅及尾端1至8餅之間，高壓線(xiàn)圈下半支路內側發(fā)現較大面積放電燒蝕痕跡，尾端線(xiàn)餅有變形，低壓線(xiàn)圈及鐵芯無(wú)異常，未發(fā)現繞組對鐵芯放電痕跡。

6) )此次事故原因分析為：高壓線(xiàn)圈絕緣薄弱點(diǎn)在投產(chǎn)沖擊試驗及運行期復電過(guò)程中，多次合閘沖擊的累積作用下逐漸劣化，停運復電時(shí)沖擊合閘過(guò)程中出現擊穿放電，且故障點(diǎn)瞬間迅速擴大。

7)在投切過(guò)程中出現超過(guò)變壓器絕緣承受能力的VFTO可能性較小。

8)該產(chǎn)品為衡變公司成熟設計，此故障屬于偶發(fā)性故障。

9)故障發(fā)展情況見(jiàn)下圖：