一起海外电站主变火灾事故原因分析及预防对策

引文：

变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主变是电厂的重要的电气设备，用以转换并传输电厂发出的电能至电网。主变除了内部的绝缘衬垫和支架外，充有大量的绝缘油做为绝缘介质，因此，变压器内部一旦发生严重过载、短路故障，可燃的绝缘材料和绝缘油就会受高温或电弧作用，分解燃烧，并产生大量气体，使变压器内部的压力急剧增加，造成外壳爆裂，大量喷油，燃烧的油流又进一步扩大了火灾危害，并造成大面积停电，影响正常的生产和生活。

本文以中国某电建公司承建的海外某燃气电站#3机组主变在运行过程中发生着火事故的原因进行分析并提出预防对策。

关键词：绝缘油主变保护 油样化验电路类故障

中图分类号： U665 文献标识码： A

事故情况简介

中国某电建公司承建的尼日利亚某燃气电站#3机组主变在发生事故前GT3、GT5运行，GT4、GT8备用，330KVI、II段母线通过第二串、第四串开关合环运行，#1-#4主变四台主变带低厂变运行，GT3负荷20MW。

6月16日上午07:26：44(SOE时间，实际NCS时间为07:26：59)，#3主变高压侧断路器3441CB、3442CB开关跳闸，同时主控值班人员听到一声闷响，电气值班员赶到现场检查，未走到#3主变之前(至#1燃机附近)就发现#3主变已经着火且火势很大，当即返回主控室汇报单元长，通知变电站（TCN）断开线路、主控业主值班人员协助灭火。单元长汇报值长及运行部部长金通，同时组织人员灭火。

7:28分值班员继续对#3主变系统进行隔离，迅速将“34421隔离开关”进行拉开操作，但发现34421仍在合位，认定操作“未成功”，于是紧急前往主变高低压侧检查并做隔离工作。

07:30左右值班员到达就地主变低压侧配电室，将#5低厂变低压侧4501A开关、#6低厂变低压侧4601A开关摇至检修位，将GT5发电机出口开关505摇至检修位置，将GT6发电机出口开关506摇至检修位置，分别将GT5、GT6发电机PT1、PT2摇至检修位置并断开二次开关，将10KVШ段PT摇至检修位置并断开二次开关。随后断开#3主变冷却器电源，并到升压站检查确认隔离刀电源正常。07:37左右值班员返回主控分开3103(后经检查未分开)、34421、34412隔离开关，然后再次通知TCN断开两条线路以防止事故扩大。

10:16 #3机主变压器大火扑灭，对相关系统进行检查无异常后恢复厂用电。

本次着火事故，经过初步检查损失情况大致如下：

变压器低压侧共箱封闭母线断裂烧毁；变压器钟罩顶部焊口处撕裂；三相低压套管烧毁炸裂，铝连接板拉断；第三、四冷却器套组烧毁；三相高压套管瓷瓶崩裂；压力释放阀烧坏；本体控制电缆烧坏。

经检查，变压器内部也出现了明显的事故迹象，压板无明显变形和分层，但是压板上有明显的碳化物，A 相高压线圈出现多处绝缘破损和炭黑，线饼的油道垫块多处出现明显位移，局部线饼出现明显的变形，黑色的粉尘和炭黑随着油流散落在线饼和周围金属结构件上。

经过对现场主变保护装置检查，主变保护动作情况如下：

1）定时限过励磁保护动作（定值为1.15倍 10S）

2）差动保护（差动速断动作时间07:15:25:085）；

3）主变压力释放动作（动作时间07:15:25:765）；

4）主变重瓦斯动作（动作时间07:15:25:785）；

注：变压器保护装置时间与NCS时间相差11分38秒）。

原因分析

经过#3主变事故后、事故前油样对比分析发现，故障发生后烃类急剧上升，C2H2的生成一般在800℃～1200℃的温度，根据《变压器油中溶解气体分析和判断导则GB\T7252—2001》分析应为电路类故障、放电型高温过热。

根据油样化验分析以及现场主变保护动作情况，结合事故后主变检查情况，现场技术人员分析认为#3主变在正常运行中，变压器高压侧内部线圈A相（相对接近引线处）绝缘击穿造成单相接地故障，此时过励磁保护同时启动（报警），差动保护由于单相接地引起差动速断动作同时比率差动保护动作。高压侧A相线圈由于机械力变形，故障引发的电弧会分解变压器油，再加上本身产生大量瓦斯气体引起压力释放、重瓦斯保护动作。期间产生的瓦斯气体量远远大于压力释放阀排放量，瓦斯气体不能及时泄压，压力增高到一定程度使变压器钟罩顶部焊口处撕裂，高压瓦斯气体与空气接触引发爆燃。

爆燃后温度的急剧上升，再加上故障期间低压侧电流突增造成低压母线铜牌软化，瓦斯燃烧产生的高温使低压套管瓷瓶炸裂，瞬时产生的高冲击电流转化为机械力，产生强烈振动低压套管铝排被切裂，低压侧铜牌在连接板处断裂，随之喷出的高温瓦斯气体将其融化。

经过对机组投入运行三年来的运行故障数据调取分析，导致此次主变事故的直接原因如下：

1、尼日利亚当地电网不稳定、频繁故障失电，引起#3变压器频繁停电和送电。#3主变又靠近线路，线路故障大部分是单相接地，频繁的外部故障每年都在50次左右，迅速的负载波动对变压器内部绕组紧固件带来很大的冲击，同时造成绕组绝缘层老化，磁通的急剧波动超限也会造成线圈绝缘降低及紧固件松动、脱落。

2、线圈绝缘降低及紧固件松动、脱落会造成变压器绝缘相对降低，从此次变压器的拆检过程中不难发现，变压器部分紧固件、螺丝掉落。这些现象都是击穿的积累过程。

3、同时尼日利亚运行人员能力偏低，主变投入运行以来三年多未进行任何检查和维护，变压器允许安全运行的油质的最低标准（含水量≤15ppm），由于一直未对变压器进行油质检验，未能检测到变压器油质情况，给变压器正常运行带了隐患。

预防措施

鉴于尼日利亚电网运行条件恶略，制定预防措施如下：

加强各变压器油样各项指标的跟踪检验，并记录检验结果以便于分析变压器油各项指标变化趋势；

结合运行情况，缩短主变大小修检修周期，建议主变小修周期缩短为三年，主变大修周期缩短为五年；

在电网发生故障后，及时对主变进行低电压阻抗、绕组变形测试，以便于及早发现潜在故障，以便降低主变故障风险。

结论

随着越来越多的中国公司参与国外工程建设，特别是参与非洲等低端市场的工程建设，注意加强对业主运行人员的运行维护能力的培训，提高运行人员的素质，能有效减少设备在运行阶段的损坏，减少设备故障发生率。

[参考文献]：

[1]韩坚. 一起主变跳闸事故的分析和处理. 电力安全技术 2011(01)

[2]苏尚昆.110kV变电站主变跳闸事故分析及处理[J].电工技术，2013，05.