110kV变压器事故原因分析

摘要：2007年6月10日凌晨，深圳一家燃机电厂一台75MVA的汽机主变突然发生跳闸、喷油事故。当晚天气，雷电交加，风雨很大。事故后，经确认的损毁情况为：主变低压侧a相出线瓷瓶爆裂漏油；变压器高压侧套管三相均发生了移位，位移距离约20mm左右；主变冷却器固定用拉杆近半数已震脱，变压器本体上部的油漆部分漆面已开裂；吊罩后发现主变低压侧线圈的下部引线a、b两相之间有电弧放电的痕迹，母排拐角处局部有烧熔现象，放电点附近的母排上有炭粒沉积；低压侧a相母排出现严重的扭曲、变形。变压器事故后，同一发变组单元的发电机，检查试验时发现C相绕组直流耐压不合格，当升压至6.4kV时，C相对地突然出现放电、击穿现象。A、B相均正常。

关键词：雷击；110kV变压器；事故原因

中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）66-0037-02

1 事故设备情况

事故变压器（为电厂的#9主变）型号：SFP7-75000/110，是1994年12月保定变压器厂生产的，1995年11月投入运行。历次检修、电气试验均合格，期间只出现过高压套管引线接头接触不良，直阻超标现象，但已处理好。

1.1 事故经过

1）2007年6月10日，＃9发变组和#01高变在110kV双母线中的Ⅵ段母线上运行，线路欢热Ⅰ线和欢热Ⅱ线也挂在Ⅵ段母线上。凌晨时分，雷雨交加，大雨倾盆，闪电频繁。2时45分，欢热Ⅱ线遭雷击跳闸，自动重合闸成功。雷击时，欢热Ⅱ线B相电流1 584A，零序电流1461.6A，差动电流2 340A，放电点距电厂1.2km。以上数据表明，当时雷击导致线路B相对地有闪络现象。欢热Ⅰ线在欢热Ⅱ线跳闸期间正常运行；

2）在欢热Ⅱ线遭雷击跳闸并自动重合闸成功时，＃9发变组运行参数出现瞬间波动，随即恢复正常。由于户外仍是雷雨交加无法就近检查，并且机组又无异常报警信号，#9发变组继续运行；

3）3时57分，＃9发电机突然跳闸，纵差保护、瓦斯保护、间隙零序保护动作，机组随即遮断。运行人员、检修人员及相关领导相继赶到现场，检查后发现：＃9主变重瓦斯保护动作；低压侧a相出线套管崩裂向外喷油；三相高压套管本体部件均发生位移，错位约20mm；冷却器拉杆从变压器本体挂钩上脱落。以上现象说明变压器内部发生了严重的短路冲击事故。

2 事故原因分析

2.1 由于雷击引起的短路

2007年6月9日晚~10日凌晨，深圳的天气是雷电交加、狂风暴雨。当时的运行方式是：#9发电机单独带110kVⅥ母、同杆架设的欢热Ⅰ、Ⅱ线及#01高变运行。经统计雷电期间避雷器的动作情况如下（4月26日-6月12日）：

#9主变：5次（A相） 2次（B相） 2次（C相）

欢热Ⅰ线0次（A相） 1次（B相） 23次（C相）

欢热Ⅱ线1次（A相） 1次（B相） 0次（C相）

欢热Ⅰ线C相山上部分易受雷击，110kV Ⅵ母及#01高变避雷器均未动作。

可能由于狂风、雷暴的原因，10日2时44分，距电厂1.2km处欢热II线B相瞬间接地短路，造成欢热II线开关1495跳闸，但很快自动重合成功。但在机组正常运行1个多小时后，于3时57分，#9主变突然重瓦斯动作跳闸。从事故经过及表象来看，#9主变事故应是由于雷击引起的，但有以下几点无法解析：

1）从变压器事故现场检查的结果来看：变压器高压侧线圈未发现有短路烧伤的痕迹；变压器内部低压侧母排出现了短路点。如果说主变事故是由于雷击引起的，那为什么短路点发生在低压侧而不是在高压侧？

因为不管是直击雷、还是感应雷，如果被雷击的话，被击点都应该在高压侧、在线路上，而不可能打在主变低压侧（因为周围的厂房建筑物都比主变要高许多）。如果雷击在高压侧的话，雷电波是无法通过感应引起低压侧相间短路的，理论上计算，如要引起变压器内低压母排短路击穿的话，其击穿电压为：100*57/2.5kV=2280kV（#9主变变压器油耐压试验值为57kV，母排相间距离约100mm）。

如果主变低压侧被雷击，为何同一发变组单元的发电机没有出现短路事故。

2）主变被雷击，为何避雷器没有起到保护作用？

#9主变高、低压侧都装有试验合格的避雷器，线路及母线上也都有。且雷雨期间，雷击时避雷器都动作了、证明避雷器是好的。

事故后对#9主变高压侧避雷器、低压侧避雷器（发电机出口避雷器）等设备都作了试验，全部合格。

为了确认避雷器的可靠性，将#9主变高压侧避雷器拆下后，送到避雷器厂家（深圳宝安银星电力设备厂）进行了全面的检查校验，检测数据全部良好，说明避雷器是好的，是合格的。

3）如果雷击发生在线路上，雷电侵入波造成主变被雷击的，为何同母线运行的#01高压厂变完好无损，没有出现任何异常现象。

2.2 变压器内部异物引起的短路

事故检查结果表明短路点发生在低压侧a、b相之间，由于此处母排是在变压器油中的，如果变压器内有细长的异物（长度达100mm以上），当它随变压器油漂浮至此时，就有可能造成瞬间短路，引发事故，而此时，这件异物也被烧成灰了。如果确是由于内部异物引发的事故，也有几个几点需要核实：

1）变压器内细长的异物从何而来

也许这一细长的导电物体，是在安装时留下的。也许是变压器运行过程中，从变压器本体上脱落的一片很薄或一条很细的绝缘纸（绝缘材料），由于上面积满了油泥或游离碳，当飘落到此时就有可能引起相间短路。

2）这台变压器已经运行十多年了，为何以前没有发生短路。

也许这一异物并不很长，它只能作为一个小的短路桥，要它引起母线对地（变压器外壳、铁芯）短路，距离也许不够；如果它顺着母排的方向漂移也短路不了；由于变压器油的绝缘性能很好，这一异物只有在将相间或对地差不多完全短接起来后才会引起短路，因此概率太低了；

3）如果是变压器内部异物引发的短路，为何正好发生在雷雨交加的时候。

也许这仅仅是一种巧合。也许由于雷电的原因，在雷电波的干扰、冲击下，正好促进了它的漂移，从而引起了短路；

4）如果说是由于异物引起的短路，那会是什么异物呢？也许是一根细小的铜丝、一根头发、或一根小草、或许就是赃物引起的静电桥。

3 结论

通过以上分析判断，我们认为#9主变事故由雷击引起的可能性比较小，原因如下：

1）通过吊罩检查，发现故障短路点在变压器内下部A、B相低压母排处，A、B相低压母排转角处有短路放电痕迹，A相低压母排引线变形严重，A相低压出线套管破裂。但变压器内高、低压线圈及其它部位未发现任何放电、短路等异常现象；

2）变压器直接遭雷击，打在低压侧的可能性基本可以排除。否则的话，发电机早就短路击穿了；

3）不管是直击雷还是感应雷，将低压母排击穿的电压要在2 000kV以上，那高压侧的电压就更高了，如果真有这么高的电压，发电机、变压器绕组肯定早就击穿烧坏了；

4）根据国内外统计数据表明，因雷击而烧坏的变压器主要是配电变压器、特别是农用变压器（配套保护措施不足、检修不到位）。电力变压器由于保护措施周全，变压器本体被雷击烧坏的事故较少发生，主要以外部短路事故为主，特别是中性点放电故障较多；

5）由于我厂110kV开关站是室内的，变压器事故如果属于雷击事故的话，雷击点只有在线路上，但从线路到#9主变经过了：线路避雷器、110kV电缆、110kV母线（母线避雷器）、变压器高压侧避雷器。即使被雷击，其能量也被释放得差不多了。

因此，我们认为这次#9主变事故最大的可能性应该是变压器本身内部原因引起的。主要是由于内部赃物、异物等引起的静电桥造成短路的。