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一起110﹢kV變壓器重瓦斯保護動作事故分析及處理

文檔作者：蔣曉燕文檔來源：甘肅電投九甸峽水電開發(fā)有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月30日
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上一篇：中小型水電站技術(shù)管理探討

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52
第40卷第1期
2017年1月
水電站機電技術(shù)
Mechanical＆Electrical Technique of Hydropower Station
V01．40 No．1
Jan．2017
一起1 1 0 kV變壓器重瓦斯保護動作事故分析及處理
蔣曉燕
(甘肅電投九甸峽水電開發(fā)有限責任公司，甘肅臨洮730500)
摘要：瓦斯保護作為變壓器的主保護，能有效反映變壓器的內(nèi)部故障。以一起110 kV變壓器重瓦斯保護動作事故
為例，介紹事故發(fā)生經(jīng)過，采用試驗、檢測、檢查等方法進行綜合分析判斷，查明事故原因，提出處理方案和改進措施，
避免同類事故在現(xiàn)場再次發(fā)生。
關(guān)鍵詞：變壓器；套管；重瓦斯；事故
中圖分類號：TM407 文獻標識碼：B 文章編號：1672—5387(2017)0l一0052-03
DOI：10．135996．cnki．11—5130．2017．01．016
1概述
某水電廠2臺10 MW的水輪發(fā)電機組采用擴
大單元接線，主變是型號為SFl 1-25000／121無載調(diào)
壓變壓器，接線組別為：YNdll。主變高壓側(cè)和出線
開關(guān)采用GIS設(shè)備，為110 kV單出線。電站于2014
年3月投產(chǎn)。
2故障經(jīng)過
2015年10月12日電站2臺機組均停機，變壓
器空載運行。下午天氣轉(zhuǎn)陰，伴有雷電。17：07：24，電
站上位機監(jiān)控報文“主變保護動作”、“主變壓器高壓
側(cè)開關(guān)跳閘”、“主變壓器低壓側(cè)開關(guān)跳閘”；主變保
護裝置報文：“本體重瓦斯動作”、“本體輕瓦斯告
警”、“壓力釋放動作”。值班人員現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)變
壓器頂部噴油、地面有油污，變壓器高壓側(cè)避雷器C
相動作一次。
3檢查試驗及分析
3．1變壓器本體檢查及試驗
經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)A、B相套管壓力表
顯示正常，C相套管壓力表顯示為滿偏，測試變壓器
絕緣電阻，結(jié)果見表1變壓器絕緣電阻測試記錄。變
壓器的高、低壓側(cè)直流電阻測試合格。
3．2絕緣油檢驗
為進一步分析查找故障點，對變壓器油進行簡
化分析發(fā)現(xiàn)，其擊穿電壓為30．6 kV，不滿足規(guī)范
中t>35 kV的要求；同時，對變壓器本體及三相套管
表1變壓器絕緣電阻測試記錄
的絕緣油進行色譜分析(表2)。
3．3故障點分析確定及處理
由于變壓器高壓繞組對地的絕緣電阻為0，而
高壓繞組對低壓繞組和鐵心夾件絕緣電阻合格，且
高、低壓繞組的直阻及低壓繞組的絕緣電阻等其他
試驗數(shù)據(jù)合格，可判斷故障點在高壓繞組的引線及
套管位置；通過進一步對比分析表2中的數(shù)據(jù)，基本
能確定故障點在高壓側(cè)C相套管及引線位置。
根據(jù)以上試驗結(jié)果，經(jīng)過初步分析判斷后，在廠
家的指導下，打開C相套管進人孔進行檢查，發(fā)現(xiàn)c
相套管連接套筒對升高座有放電痕跡。為進一步確
定故障范圍，將變壓器C相GIS三通分解后拆出C
相套管(見下頁圖1)，發(fā)現(xiàn)套管連接套筒與瓷件之
間的密封已破裂擠出，且該位置有明顯的放電痕跡。
根據(jù)DL／T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)
程》中相關(guān)要求對變壓器本體進行相關(guān)試驗，確定變
壓器本體無故障后，更換套管，將C相GIS三通回
收稿日期：2016—07—14
作者簡介：蔣曉燕(1974一)，女，工程師，從事水電廠電氣設(shè)備檢修與
維護工作。
萬方數(shù)據(jù)
第1期蔣曉燕：一起110 kV變壓器重瓦斯保護動作事故分析及處理53
表2故障后變壓器及三相套管油中氣體組分含量取磊心竺：饑氧氣一氧化碳二靴碳氫氣甲烷乙烷乙烯乙炔總烴結(jié)論
變壓器本體22661．6 168．8 4348．3 262．2 1 12．8 3．5 98 45．9 260．2 存在電弧放電故障
高壓側(cè)A相套管21493．5 251 745．3 8．8 1 1．9 0．2 0．3 未檢出12．4 正常
高壓側(cè)B相套管22141 300．2 636．1 13．1 11．9 未檢出0．2 0．2 12．3 正常
高壓側(cè)C相套管28690．4 1423．7 3924．1 1798．5 534．1 9．4 401．6 159．6 11047 存在電弧放電故障
裝，完成抽真空注油、熱油循環(huán)、靜置48 h等一些列
工序后，重新進行sF。氣體微水測試、油中溶解氣體
色譜分析、絕緣電阻、直流電阻、繞組連同套管的介
質(zhì)損耗等試驗，并通過了高壓側(cè)中性點對地對低壓
繞組76 kV 60 s的交流耐壓試驗。檢修后的變壓器
進行了零起升壓試驗正常和沖擊試驗后，投運正常。
變壓器運行72 h后，取油樣進行色譜分析，數(shù)據(jù)合
格。
圖l
4套管絕緣擊穿的原因分析及防范措施
由于變壓器高壓側(cè)采用油一FS6油紙電容式套
管與GIS直接相連，套管更換費時、費力、費錢，為了
避免同類故障再次發(fā)生，進一步分析c相套管絕緣
擊穿的原因并采取防范措施。
4．1變壓器高壓側(cè)避雷器動作情況及接地電阻檢查
測試
由于故障發(fā)生時為雷電天氣，對變壓器高壓側(cè)
避雷器及接地電阻進行檢查測試。具體情況如下：
(1)從變壓器高壓側(cè)一次接線圖(圖2)看出，變
壓器、GIS設(shè)備、110 kV電纜及出線均裝有避雷器，
滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)
避雷器C相動作一次；GIS開關(guān)外側(cè)靠近電纜側(cè)的
避雷器未動作。由于GIS內(nèi)部避雷器安裝投運后受
安全距離影響，在現(xiàn)場無法進行預(yù)試檢查，故未進行
檢查試驗。
(2)由于出線0號桿上的避雷器沒有放電計數(shù)器，
對其進行試驗檢查，發(fā)現(xiàn)C、B相避雷器不合格。
(3)110 kV電纜護層保護接地箱中過電壓保護
器燒損嚴重(圖3)。
十仁|_
十C|_
一蟊
GIS
十E}
圖2
圖3
(4)110 kV電纜護層回流線在0號桿塔附近被
截斷。
(5)由于該電站處于多巖石山地地區(qū)，土壤電阻
率較高，對電站的土壤電阻率和接地電阻進行復測，
結(jié)果如下：接地電阻約為0．77 Q，土壤電阻率約為3
000 Q·m，部分地區(qū)超過了5 000 n·m。
4．2 C相套管絕緣擊穿的原因分析
根據(jù)以上檢查結(jié)果可以得出：雷電發(fā)生時，由于
0號出線桿塔的避雷器故障，使得雷電過電壓行波
通過110 kV c相線路沿電纜進入GIS設(shè)備，在變壓
器高壓側(cè)c相避雷器動作對地放電。正常情況下，
該避雷器動作時的殘壓小于260 kV，而套管的雷電
沖擊耐受電壓為550 kV(全波)，避雷器動作時的殘
壓不足以引起套管絕緣擊穿。因此，分析套管絕緣擊
穿的原因是套管自身缺陷使得絕緣強度降低，同時
避雷器動作時接地電阻偏大使其在動作時殘壓較
(下轉(zhuǎn)第62頁)
萬方數(shù)據(jù)
62 水電站機電技術(shù)第40卷
定，這樣測量就不是一個點接觸，而是一個探頭測量
面的距離，另外系統(tǒng)采集時是通過定時密集采集，按
照濾波方式取得的連續(xù)測量面的平均值，這樣是符
合測量盤車原理的。
(2)傳統(tǒng)盤車由于采用8點測量方式，同時采用
百分表測量，這就要求機組在測量周期內(nèi)必須一點
一停，以便人工讀取并記錄數(shù)據(jù)，這樣在下一次機組
轉(zhuǎn)動的時候需要加更大的沖擊力矩才能使機組開始
轉(zhuǎn)動，這種沖擊力矩在人工手推的情況下對機組瞬
間位移影響較小，如果大型機組在人工不能推動的
情況下，必須采取機械絞盤、天車或電動盤車時，此
時沖擊力矩會較大，足以產(chǎn)生瞬間的機組位移導致
機組盤車測量的誤差。系統(tǒng)采用了自動測量，在機組
大軸上標記了8鍵相塊，這樣機組在盤車測量過程
中不需要每點一停，當機組轉(zhuǎn)動通過鍵相塊時，系統(tǒng)
會自動采集并記錄數(shù)據(jù)，避免了以上問題。
(3)在盤車后的結(jié)論中，我們通過盤車相似三角
形原理，得出在推力頭、法蘭需磨削和加墊的方位和
大小。在現(xiàn)場使用過程中發(fā)現(xiàn)此方法雖然計算準確，
但無法將水輪發(fā)電機組盤至一條直線的效果，尤其
到盤車后期調(diào)整幅度不大的情況下，可能會出現(xiàn)調(diào)
整過頭的情況。結(jié)合盤車的國家標準，我們認為水輪
機的盤車并不必須調(diào)整為一條直線，只要求將水輪
機軸和發(fā)電機軸調(diào)整到國標允許范圍之內(nèi)，這樣對
于盤車調(diào)整的決策就不是將兩軸進行同心處理，而
是可以有一定的彎折，通過在軟件上的拖拉的方式
將水輪機軸和發(fā)電機軸拉至國家標準，同時系統(tǒng)可
以自動輸出調(diào)整的方位和幅度，這樣可以減少不必
要的盲目調(diào)整。
(4)通常情況下，機組盤車需要一定的條件，尤
其對推力瓦水平要求很高，該系統(tǒng)在盤車過程中也
能通過測量計算全擺度發(fā)現(xiàn)推力瓦不水平的情況，
這在盤車試驗中得到了驗證。
5結(jié)束語
我國對水電機組自動盤車測量與輔助調(diào)整系統(tǒng)
的研究開發(fā)工作尚處于不斷創(chuàng)新和發(fā)展的階段，該
系統(tǒng)提高了機組檢修和安裝效率，縮短檢修安裝工
期，使水電站的管理與運行向更高的自動化程度邁
進了一步。
參考文獻：
?1范建立，林玉勝．水輪發(fā)電機組電動盤車裝置設(shè)計、調(diào)試與
應(yīng)用Ⅱ]設(shè)備管理與維修，2014(07)．
【2】謝建國，方仲超，程遠楚，等．水輪發(fā)電機組盤車數(shù)據(jù)處理及
軟件開發(fā)Ⅱ】．水電站機電技術(shù)，2016，39(2)：4-7．
[3]李德明．懸式水輪發(fā)電機組盤車計算機輔助分析IJ]．魅力中
國．2014(20)：258．
(上接第53頁)
高，在避雷器擊穿瞬間最靠近避雷器的變壓器高壓
側(cè)套管不能承受該電壓，從而導致套管絕緣擊穿。
此外，1 10 kV電纜護層保護接地箱中過電壓保
護器燒損便可證明110 kV電纜承受了過電壓。由于
電纜護層回流線被截斷，導致在電纜過電壓瞬間，護
層感應(yīng)電壓較高而將過電壓保護器燒損。
4．3防范措施
為避免同類故障再次發(fā)生，提出了以下防范措
施：
(1)110 kV 0號出線桿塔更換合格的避雷器，并
加裝放電計數(shù)器，以方便運行和維護人員記錄避雷
器動作次數(shù)。
(2)針對安裝在全封閉金屬電氣內(nèi)部避雷器不能
進行預(yù)防性試驗的問題，進一步探討能否采用在線
測試的試驗方法。
(3)按照設(shè)計要求，恢復110 kV電纜護層回流
接線，使其兩端可靠連接。
(4)油一FS6油紙電容式套管有一壓力報警裝置，
可輸出壓力過高或過低信號。將該信號接至電站計
算機監(jiān)控系統(tǒng)，以便值班人員及時發(fā)現(xiàn)套管故障。
5結(jié)束語
GIS設(shè)備占地面積小、元件密封不受環(huán)境干擾、
運行費用低，從而在近年來廣泛使用，但依然存在故
障停電范圍廣、修復時間長、查找故障困難的缺陷。
此次事故是一起較典型的主變與GIS的連接套管故
障導致變壓器重瓦斯保護動作后故障查找分析及處
理的事例，有很好的借鑒作用。同時，通過此次事故
分析，反映出電站主輔設(shè)備的采購和安裝質(zhì)量，以及
防雷保護及接地網(wǎng)設(shè)計，直接影響到電站設(shè)備的安
全運行，電站應(yīng)該高度重視。
參考文獻：
【1]DL／T596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程[s]．
【2]畢杰．110 kV變壓器高壓套管事故分析111．變壓器，2002
(03)．

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