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一起110﹢kV變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)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(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(jī)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(hù)動(dòng)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(zé)任公司，甘肅臨洮730500)
摘要：瓦斯保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，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(hù)動(dòng)作事故
為例，介紹事故發(fā)生經(jīng)過，采用試驗(yàn)、檢測(cè)、檢查等方法進(jìn)行綜合分析判斷，查明事故原因，提出處理方案和改進(jìn)措施，
避免同類事故在現(xiàn)場(chǎng)再次發(fā)生。
關(guān)鍵詞：變壓器；套管；重瓦斯；事故
中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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(tái)10 MW的水輪發(fā)電機(jī)組采用擴(kuò)
大單元接線，主變是型號(hào)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(tái)機(jī)組均停機(jī)，變壓
器空載運(yùn)行。下午天氣轉(zhuǎn)陰，伴有雷電。17：07：24，電
站上位機(jī)監(jiān)控報(bào)文“主變保護(hù)動(dòng)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(hù)裝置報(bào)文：“本體重瓦斯動(dòng)作”、“本體輕瓦斯告
警”、“壓力釋放動(dòng)作”。值班人員現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)作一次。
3檢查試驗(yàn)及分析
3．1變壓器本體檢查及試驗(yàn)
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(cè)試變壓器
絕緣電阻，結(jié)果見表1變壓器絕緣電阻測(cè)試記錄。變
壓器的高、低壓側(cè)直流電阻測(cè)試合格。
3．2絕緣油檢驗(yàn)
為進(jìn)一步分析查找故障點(diǎn)，對(duì)變壓器油進(jìn)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(shí)，對(duì)變壓器本體及三相套管
表1變壓器絕緣電阻測(cè)試記錄
的絕緣油進(jìn)行色譜分析(表2)。
3．3故障點(diǎn)分析確定及處理
由于變壓器高壓繞組對(duì)地的絕緣電阻為0，而
高壓繞組對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)合格，可判斷故障點(diǎn)在高壓繞組的引線及
套管位置；通過進(jìn)一步對(duì)比分析表2中的數(shù)據(jù)，基本
能確定故障點(diǎn)在高壓側(cè)C相套管及引線位置。
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過初步分析判斷后，在廠
家的指導(dǎo)下，打開C相套管進(jìn)人孔進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)c
相套管連接套筒對(duì)升高座有放電痕跡。為進(jìn)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(yàn)規(guī)
程》中相關(guān)要求對(duì)變壓器本體進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，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(hù)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(hù)動(dòng)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?xì)錃饧淄橐彝橐蚁┮胰部偀N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(jìn)行sF。氣體微水測(cè)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(yàn)，并通過了高壓側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地對(duì)低壓
繞組76 kV 60 s的交流耐壓試驗(yàn)。檢修后的變壓器
進(jìn)行了零起升壓試驗(yàn)正常和沖擊試驗(yàn)后，投運(yùn)正常。
變壓器運(yùn)行72 h后，取油樣進(jìn)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(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢，為了
避免同類故障再次發(fā)生，進(jìn)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(dòng)作情況及接地電阻檢查
測(cè)試
由于故障發(fā)生時(shí)為雷電天氣，對(duì)變壓器高壓側(cè)
避雷器及接地電阻進(jìn)行檢查測(cè)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(jì)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(dòng)作一次；GIS開關(guān)外側(cè)靠近電纜側(cè)的
避雷器未動(dòng)作。由于GIS內(nèi)部避雷器安裝投運(yùn)后受
安全距離影響，在現(xiàn)場(chǎng)無法進(jìn)行預(yù)試檢查，故未進(jìn)行
檢查試驗(yàn)。
(2)由于出線0號(hào)桿上的避雷器沒有放電計(jì)數(shù)器，
對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢查，發(fā)現(xiàn)C、B相避雷器不合格。
(3)110 kV電纜護(hù)層保護(hù)接地箱中過電壓保護(hù)
器燒損嚴(yán)重(圖3)。
十仁|_
十C|_
一蟊
GIS
十E}
圖2
圖3
(4)110 kV電纜護(hù)層回流線在0號(hào)桿塔附近被
截?cái)唷?
(5)由于該電站處于多巖石山地地區(qū)，土壤電阻
率較高，對(duì)電站的土壤電阻率和接地電阻進(jìn)行復(fù)測(cè)，
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(shí)，由于
0號(hào)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(jìn)入GIS設(shè)備，在變壓
器高壓側(cè)c相避雷器動(dòng)作對(duì)地放電。正常情況下，
該避雷器動(dòng)作時(shí)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(dòng)作時(shí)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(qiáng)度降低，同時(shí)
避雷器動(dòng)作時(shí)接地電阻偏大使其在動(dòng)作時(shí)殘壓較
(下轉(zhuǎn)第62頁)
萬方數(shù)據(jù)
62 水電站機(jī)電技術(shù)第40卷
定，這樣測(cè)量就不是一個(gè)點(diǎn)接觸，而是一個(gè)探頭測(cè)量
面的距離，另外系統(tǒng)采集時(shí)是通過定時(shí)密集采集，按
照濾波方式取得的連續(xù)測(cè)量面的平均值，這樣是符
合測(cè)量盤車原理的。
(2)傳統(tǒng)盤車由于采用8點(diǎn)測(cè)量方式，同時(shí)采用
百分表測(cè)量，這就要求機(jī)組在測(cè)量周期內(nèi)必須一點(diǎn)
一停，以便人工讀取并記錄數(shù)據(jù)，這樣在下一次機(jī)組
轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候需要加更大的沖擊力矩才能使機(jī)組開始
轉(zhuǎn)動(dòng)，這種沖擊力矩在人工手推的情況下對(duì)機(jī)組瞬
間位移影響較小，如果大型機(jī)組在人工不能推動(dòng)的
情況下，必須采取機(jī)械絞盤、天車或電動(dòng)盤車時(shí)，此
時(shí)沖擊力矩會(huì)較大，足以產(chǎn)生瞬間的機(jī)組位移導(dǎo)致
機(jī)組盤車測(cè)量的誤差。系統(tǒng)采用了自動(dòng)測(cè)量，在機(jī)組
大軸上標(biāo)記了8鍵相塊，這樣機(jī)組在盤車測(cè)量過程
中不需要每點(diǎn)一停，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)通過鍵相塊時(shí)，系統(tǒng)
會(huì)自動(dòng)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(chǎng)使用過程中發(fā)現(xiàn)此方法雖然計(jì)算準(zhǔn)確，
但無法將水輪發(fā)電機(jī)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(huì)出現(xiàn)調(diào)
整過頭的情況。結(jié)合盤車的國家標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為水輪
機(jī)的盤車并不必須調(diào)整為一條直線，只要求將水輪
機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸調(diào)整到國標(biāo)允許范圍之內(nèi)，這樣對(duì)
于盤車調(diào)整的決策就不是將兩軸進(jìn)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(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸拉至國家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)系統(tǒng)可
以自動(dòng)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(jī)組盤車需要一定的條件，尤
其對(duì)推力瓦水平要求很高，該系統(tǒng)在盤車過程中也
能通過測(cè)量計(jì)算全擺度發(fā)現(xiàn)推力瓦不水平的情況，
這在盤車試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。
5結(jié)束語
我國對(duì)水電機(jī)組自動(dòng)盤車測(cè)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(jī)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(yùn)行向更高的自動(dòng)化程度邁
進(jìn)了一步。
參考文獻(xiàn)：
?1范建立，林玉勝．水輪發(fā)電機(jī)組電動(dòng)盤車裝置設(shè)計(jì)、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(yuǎn)楚，等．水輪發(fā)電機(jī)組盤車數(shù)據(jù)處理及
軟件開發(fā)Ⅱ】．水電站機(jī)電技術(shù)，2016，39(2)：4-7．
[3]李德明．懸式水輪發(fā)電機(jī)組盤車計(jì)算機(jī)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(dǎo)致套管絕緣擊穿。
此外，1 10 kV電纜護(hù)層保護(hù)接地箱中過電壓保
護(hù)器燒損便可證明110 kV電纜承受了過電壓。由于
電纜護(hù)層回流線被截?cái)?，?dǎo)致在電纜過電壓瞬間，護(hù)
層感應(yīng)電壓較高而將過電壓保護(hù)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(hào)出線桿塔更換合格的避雷器，并
加裝放電計(jì)數(shù)器，以方便運(yùn)行和維護(hù)人員記錄避雷
器動(dòng)作次數(shù)。
(2)針對(duì)安裝在全封閉金屬電氣內(nèi)部避雷器不能
進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的問題，進(jìn)一步探討能否采用在線
測(cè)試的試驗(yàn)方法。
(3)按照設(shè)計(jì)要求，恢復(fù)110 kV電纜護(hù)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(bào)警裝置，
可輸出壓力過高或過低信號(hào)。將該信號(hào)接至電站計(jì)
算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以便值班人員及時(shí)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(yùn)行費(fèi)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(fù)時(shí)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(dǎo)致變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作后故障查找分析及處
理的事例，有很好的借鑒作用。同時(shí)，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(hù)及接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，直接影響到電站設(shè)備的安
全運(yùn)行，電站應(yīng)該高度重視。
參考文獻(xiàn)：
【1]DL／T596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)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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