一起500kV变电站站用变故障分析

李丰

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆 526060）

摘要：介绍了某500 kV变电站35 kV站用变绕组绝缘损坏导致烧毁的故障情况，分析了烧毁故障的根本原因，并提出了解决方案。

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关键词 ：站用变；绕组；绝缘

0引言

环氧树脂浇注干式变压器具有体积小、结构简单、噪声低、安装和维护方便等优点，因此常被用作站用变。而作为站用变的干式变通常安装在柜内，但由于柜内部空间紧凑，绝缘部分承受工作场强较高，对干式变的绝缘性能提出了很高的要求。本文针对一起环氧树脂浇注干式变烧毁事故进行分析，并提出了相应的对策方案［1］。

1故障情况

1.1缺陷情况

2014?12?17T17：43：21，天气晴朗，35 kV #2站用变348开关保护跳闸，不重合。检查35 kV #2站用变变高348开关在分闸位置，气压、外观、电缆头等各项正常，35 kV #2站用变室有浓烟冒出，检查发现35 kV #2站用变B相内部严重烧毁。

1.2现场检查

1.2.1接线方式

500 kV玉城变电站35 kV #1站用变挂35 kV 2M母线运行，35 kV #2站用变挂35 kV 4M母线运行，10 kV #1站用变挂外接电源10 kV玉城站线（专线）运行。35 kV #1站用变通过1SB和打到位置Ⅰ的ATS对380 V的Ⅰ母负荷供电，35 kV #2站用变通过2SB和Ⅱ位置的ATS对380 V的Ⅱ母线供电，10 kV #1站用变作为备用电源供电。

1.2.2保护动作情况

检查二次保护装置没有发现设备异常，35 kV #2站用变保护动作正确，35 kV #2站用变保护启动，电流速断保护动作，故障最大电流Imax=0.148 A（二次），故障时间2014?12?17T17：43：21.206，跳开35 kV #2站用变348开关，35 kV #2站用变低压交流进线屏（8P）的ATS动作，由Ⅱ位置自动切换至Ⅰ位置，由10 kV #1站用变恢复380 V的Ⅱ母线供电。

1.2.3设备试验情况

经试验，发现35 kV #2站用变高压线圈及铁芯的绝缘电阻、直流电阻等均不合格。

1.2.4设备运维情况

玉城站35 kV #2站用变投产于2012年9月28日，生产厂家为广州广高高压电器有限公司，产品型号为SCZB11?800/35，出厂日期为2012年8月。2013年6月28日停电进行预试，试验合格。

2事件原因分析

2.1原因查找过程

（1） 有载分接开关外观检查无异常。

（2） 一次高、低压电缆及二次电缆经高温加热，外表面增塑剂析出，绝缘强度下降。

（3） 铁芯及其他站用变附件有一定程度烧伤。

（4） 绕组、绝缘包封及绝缘夹件烧熔，B相环氧树脂外壳涨鼓、开裂。

初步判断：站用变B相靠右侧绕组绝缘损坏，匝间短路，过流、过热并起燃。

2.2深入分析原因

2.2.1站用变烧毁

站用变绝缘材料达到耐热极限或铜线圈达到耐热极限。绝缘材料耐热等级：F（155 ℃）；铜熔点：1 083 ℃。

2.2.2绝缘材料和铜线圈达到耐热极限

绝缘材料起燃点处发生短路，该点短路向外发展，使得站用变绕组电流进一步增大，导致站用变绝缘相对薄弱处再次发生短路，最终形成贯穿性放电，短时间内即可达到绝缘材料和铜线圈耐热极限，直至将其加热至燃点冒烟起火。

2.2.3站用变发生短路

经试验站用变线圈、铁芯绝缘电阻偏低，高低压线圈三相直流电阻严重不平衡，分别达到74.9%和30.7%，低压线圈B相和C相电阻增大明显，有拉弧迹象，高压BC电阻约等于AB与CA电阻之和，导线之间接触不良，且与上次试验比较相差较大，故判断站用变发生匝间短路故障。

2.2.4绕组匝间绝缘损坏原因

2.2.4.1过压对绝缘的影响

站用变所挂的35 kV 4M母线无法检测大气过电压以及对于断路器在励磁电流过零时进行切断所产生的瞬变操作过电压，无法确定站用变是否存在过电压，且站用变无避雷器保护，如发生过电压高于站用变短时耐受电压时（一般为2.5倍额定电压），则绝缘可能受损，缩短站用变使用寿命，严重的还会引起绝缘击穿。

结论1：正常的电压（电场）对绝缘材料有缓慢的老化作用，但并非损坏绕组匝间绝缘的要因；暂无法判断是否存在过电压。

2.2.4.2过流对绝缘的影响

日常运行负荷较低，故障当日一次运行电流0.59 A，远低于一次额定电流13.39 A。

站用变空载投运合闸涌流峰值最高可达8～10倍额定电流（133.9 A），但投退频率较低，可忽略不计。

结论2：正常的电流（磁场）对绝缘材料有缓慢的老化作用，但并非损坏绕组匝间绝缘的要因。

2.2.4.3过热对绝缘的影响

（1） 35 kV #2站用变为封闭干式变压器（置于通风的外壳内，通过外部空气循环进行冷却的变压器），安装于站用变室的站用变柜内，站用变柜有冷却装置以及排气孔。室冷却空气温度满足GB1094.11—2007《电力变压器 第11部分：干式变压器》标准要求，且故障前气温只有10 ℃。站用变绝缘耐热等级为F级（155 ℃），正常运行不会使绝缘破损。

（2） 粉尘污染，表面污物沉积影响散热。环境等级：E1级（站用变上偶尔有凝露，可能会出现有限的污秽）。现场检查，站用变表面有少量污秽，符合环境等级要求，对散热影响不大。

（3） 气道被异物堵塞影响散热。防护等级：IP20——2指（对尘、对物）能防止直径大于12 mm的固体异物进入机壳内，能防止手指触及壳内带电部分；0指（对水）无防护。现场检查无异物堵塞气道。

结论3：不存在过热现象。

2.2.4.4潮湿、污秽对绝缘的影响

（1） 环境等级：E1级（站用变上偶尔有凝露，可能会出现有限的污秽）。玉城站处在C级污区，污染程度中等。现场检查，站用变表面有少量污秽，故障前相对湿度为52%，无凝露；日常运行中，站用变绕组加热周围空气，而且通风良好，正常情况下不会凝露，符合环境等级要求。

（2） 站用变表面暂无发现有污闪或爬电痕迹。

结论4：潮湿、污秽并非损坏绕组匝间绝缘的要因。

2.2.4.5工艺对绝缘的影响

（1） 打开站用变铁芯横铁轭，抽出三相高、低压线圈检查。

（2） 检查B相高压绕组线圈，线圈外侧第五饼位置环氧树脂爆裂；线圈内侧有灼烧痕迹，中部位置环氧树脂有3处爆裂，检查内部高压绕组漆包线最外层有变形、断股情况，最大断股数为7股。

（3） 检查B相低压绕组线圈，线圈外径烧毁严重；解剖线圈内部检查绕组排列整齐，无变形、断股现象。

（4） 检查A、C两相高低压线圈，环氧树脂完好，没有放电痕迹，线圈外侧有局部熏黑现象。

结论5：根据上述检查情况，站用变故障原因是由于站用变环氧树脂或绕组漆包线质量问题，导致站用变高压侧绕组存在绝缘隐患，运行过程中导致B相高压绕组出现匝间短路，运行中导致B相绕组发热并燃烧。

3对策

环氧树脂浇注干式变如匝间绝缘材料工艺不良，会使某些地方绝缘相对薄弱，在运行中绝缘性能缓慢劣化；达到一定程度后，绕组匝间绝缘破坏，将使设备彻底击穿烧毁［2］。因此，应该要求厂家提高工艺水平，改善工艺环境，严控材料质量，监造验收人员严格把关。

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参考文献］

［1］ 曲永政，蒋延磊，韩向林，等.环氧树脂浇注干式变烧毁事故原因的分析［J］.电工技术，2014（9）：57?59.

［2］刘金亮.2起干式变压器烧毁的原因分析及对策［J］.电气化铁道，2011（5）：26?28.

收稿日期：2015?08?05

作者简介：李丰（1987—），男，广东封开人，助理工程师，从事变电一次设备检修工作。