500kV豫北变电站1#主变放电事故分析.doc

500kV豫北变电站1#主变C相高压套管放电事故分析俎洋辉 郑强 李新雷 苗桂喜 郝安民 （安阳供电公司，河南 安阳，455000）摘要：在500kV电压等级的变电站中，主变作为中枢电气设备的作用是举足轻重的。但是由于运行时间过长或是产品质量等问题的存在，直接威胁着主变的安全运行，使电网的可靠性降低。在对500kV豫北变电站1#主变进行变压器油色谱分析检查时，发现该主变变压器油乙炔含量超标，通过跟踪检查，发现该主变变压器油乙炔含量又有增加趋势，吊罩发现豫北1#主变C相高压套管底部放电，这一事故是豫北地区第一起500kV变电站主变放电事故。本文针对通过这一事故产生的原因，阐述500kV高压套管产生放电的过程，以及事故处理经过，总结出此类事故产生的根本原因以及防御该类事故的典型经验。关键词：电压等级 高压套管 放电1# lord of north transformer substation of the 500 kV yu changes the C mutually a tube of high pressure turns on electricity the trouble analysisZU Yang-hui ZHENG-Qiang LI Xin-lei MIAO Gui-xi HAO An-min(Anyang Power Supply Company, Anyang, Henan, 455000)Abstract: In the transformer substation of the 500 kV electric voltage grade, the lord changes the function of be the axis electricity equipments is prominent.But because of circulate time lead long or the product quantity etc. existence of problem, directly threaten the safety that lord change movement, make the credibility of the charged barbed wire net lower.While changing to carry on the transformer oil color table analysis check to 1# lord of north transformer substation of the 500 kV yu , discover that that lord changes the super mark of the transformer oil acetylene content, pass to follow the check, discover that that lord changes the transformer oil acetylene content and have the increment trend, mourn the cover to discover that north 1# lord of yu changes the C is mutually a tube the bottom turn on electricity, this trouble is a north region of yu and together the 500 kV transformer substation lord changes to turn on electricity the trouble.This text aims at to pass the output reason of this trouble, elaborating the process that the high pressure a tube of 500 kV creation turn on electricity, and the trouble processing process, tally up a this kind of basic reason with output trouble and defendoof the typical model experience of that type of trouble.Keyword:Electric voltage grade A tube of high pressure Turn on electricity0.引言在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点，是电力系统中变换电压，接受和分配电能，控制电力流向和调节电压的场所。在变电站众多设备中，变压器作为中枢电气设备按其作用可以分为升压变压器和降压变压器，前者用于电力系统送端变电站，或者用于受端变电站。500kV豫北变电站1#主变作为降压变压器于2009年7月30日投运，投运后前期分别在投运1天、4天、8天、15天、46天对1#主变C相取油样，进行了色谱分析试验，同时对豫1#主变进行了常规高压试验，各项试验数据合格。型 号ODFPSZ-250000/500额定容量（MVA）250电压组合（kV）525/3/230/38*1.25/36额定电流（A）824.79/1882.66/2222.2冷却方式强迫油循环导向风冷(ODAF)出厂编号090236171出厂日期2009-04-17制造厂家特变HY变压器有限公司投运日期2009-07-30取样日期样本油中溶解气体含量(单位L/L)结果CH4C2H4C2H6C2H2H2COCO2总烃2009.7.31油0.490.000.320.0017.3716.49108.640.81合格2009.8.3油0.310.000.000.009.6613.63135.870.31合格2009.8.7油0.410.000.000.0014.7528.69217.250.41合格2009-8-14油0.600.000.000.0012.4540.17230.080.60合格2009.09.14油0.870.000.000.006.1459.60269.620.87合格表0-1：豫1#主变C相油色谱分析数据统计表1.事故经过1.1事故发现过程2009年11月1日18时11分，500kV豫北1#主变C相报出本体轻瓦斯信号动作，现场运行人员检查豫1#主变C相本体瓦斯继电器中有气体，A、B两相无异常。油化人员取油样分析，发现C相本体油中乙炔、氢气、总烃等含量异常，三比值分析显示豫1#主变C相存在电弧放电现象。针对这一现象，公司生机部门要求运行人员24小时巡视监督，同时要求油化人员定期进行豫1#主变油色谱分析实验。在11月2日又对该主变三相取油分析，结果仍显示C相油样异常，乙炔、氢气、总烃含量超标且有增加趋势。2.检查过程2.1高压常规实验2009年11月3日，豫省电网建设公司、豫省送变电工程公司、生产厂家、豫省试验院、豫1#主变运行单位在500kV豫北变电站商定检查方案，首先进行常规高压试验，通过实验结果判定事故原因。11月4日，进行了常规高压试验并出具了实验报告。2.1.1测量绕组连同套管的绝缘电阻吸收比及极化指数日期2009年11月4日湿度45%油温10 使用仪器 使用仪器: KD2677型高压兆欧表 相别测量部位绝缘电阻(G)吸收比极化指数R15R1R10R1/R15R10/ R1C高中低-地43.161.0104.11.421.71低-高中地54.172.6126.21.341.74高中-低地61.085.1145.41.401.71铁心-地安装后52.3夹件-地41.1备注C相铁心-夹件用500V摇绝缘时听到内部有明显的放电声，然后摇表显示接地表2-1：豫1#主变C相绝缘电阻吸收比及极化指数统计表结论： 直阻数据HV-MV 、HV-O的直阻值与上次交接测试相比分别超标64%、43%；MV-O和低压侧与上次交接测试相比均超标-6%（同一温度下）；C相铁心-夹件绝缘，用500V摇绝缘时听到内部有明显的放电声，然后摇表显示接地。2.1.2测量绕组连同套管的介质损耗角正切值tg（%）日期2009年11月4日湿度40%油温15 使用仪器 使用仪器: AI-6000D型介损测试仪 相别测量部位实测值厂家值tg（%）Cx（nF）tg（%）Cx（nF）C低-高中地（反接法）0.25211.9500.16611.900高中-低地（反接法）0.2309.3470.2579.335高中低-地（反接法）0.24616.8600.23216.810高中压-低压（正接法）0.2232.2260.1732.222表2-2：豫1#主变C相介质损耗角正切值tg（%）统计表结论：豫1#主变C相高压绕组连同套管的介质损耗角正切值tg（%）偏大。2.1.3检查所有分接头的变压比日期2009.11.4 使用仪器JYT型变压器变比组别测试仪分接额定电压(kV)计 算变压比变比误差（%）ABCHVLVHV/LV525/3368.420/0.11MVLV计算变压比MV/LV9230/33.69 /-0.03表2-3：豫1#主变C相变压比误差统计表结论：豫1#主变C相变比误差偏大。2.1.4绕组直流电阻测量日期2009.11.5 湿度 45 % 油温 17 使用仪器: JYR-50型变压器直流电阻测试仪绕组分接实 测 值（m）同温下 差别(%)ABCHV-MV9b/280.7/HV-O/347.2/MV-O9/69.88/低压a-xb-yc-z差别(%)/10.09/表2-4：豫1#主变C相绕组直流电阻统计表结论：直阻数据HV-MV 、HV-O的直阻值与上次交接测试相比分别超标64%、43%；MV-O和低压侧与上次交接测试相比均超标-6%（同一温度下）。2.2油色谱化验及情况分析取样日期样本油中溶解气体含量(单位L/L)结果CH4C2H4C2H6C2H2H2COCO2总烃11.1油35.8760.384.04117.789.5782.43300.1218.0三比值为102，故障性质为电弧放电11.2油60.694.835.92154.9158.1110.5266.1364.4三比值为102，故障性质为电弧放电11.3油56.385.185.34164.4166.896.07277.0311.4三比值为102，故障性质为电弧放电11.4油60.1189.325.69171.5177.998.49237.8326.6三比值为102，故障性质为电弧放电表2-5：豫1#主变C油相色谱分析数据统计表结论：由豫1#主变C油相色谱分析数据统计表表明：该主变油样异常，乙炔、氢气、总烃含量超标且有增加趋势。同时三比值为102，故障性质为电弧放电。图2-1：豫1#主变C油乙炔、氢气、总烃增长对比图2.3结论：从高压试验实验报告和油色谱分析实验报告表明：豫1#主变直阻数据HV-MV 、HV-O的直阻值与交接测试相比分别超标64%、43%；MV-O和低压侧与上次交接测试相比均超标-6%（同一温度下）；C相铁心-夹件绝缘，用500V摇绝缘时听到内部有明显的放电声，然后摇表显示接地；豫1#主变C相高压绕组连同套管的介质损耗角正切值tg（%）偏大；豫1#主变C相变比误差偏大；C相本体油中乙炔、氢气、总烃等含量异常，三比值为102显示豫1#主变C相故障性质是电弧放电现象。从实验数据表明：豫1#主变内部出现放电现象，在场专家表示应进行吊罩检查。2.4吊罩、入箱检查2009年11月6日，施工人员首先对豫1#主变C相放油，充干燥空气，厂家售后人员入箱检查。在入箱检查过程中，发现豫1#主变C相器身、铁芯表面及高压引线出线装置表面存在明显碳化物痕迹，现场对碳化物成分进行了初步判断，不含有铁元素，含有铜元素，这一现象说明豫1#主变C相本体内部导电部分出现出现放电现象。 图2-2：绝缘碳化部位1 图2-3：绝缘碳化部位22.5吊高压套管检查 2009年11月8日开始吊开500kV豫1#主变C相高压套管，拆下的500kV套管底部导电接触面有明显的电烧损痕迹，对套管解体后发现内部固定拉杆（铁质）出现放电痕迹，从而确定豫1#主变C相高压套管损伤是造成主变异常的主要原因。 图2-4：本体电烧伤沉淀 图2-5：高压套管电烧伤面3.事故原因分析 3.1高压套管设计结构 图3-1：高压套管结构图 图3-2：高压套管内部拉杆系统结构图500kV高压瓷套管根据不同的载流方式可以分为：穿缆式、导杆式、拉杆式三种形式。豫1#主变C相高压套管采用的载流方式为拉杆式。拉杆式的高压套管中一组预应力的同心导管类似一个弹簧装置，夹持套管主要组件成为一个整体，在任意预期的温度及负荷条件下，都能给密封垫提供适当的密封压力。导管间形成的循环空腔构成一个有效的冷却环路来散热，从而改善了套管的载流容量和热稳定性。套管被设计成可以安装在于垂直线不超过60的角度上。顶部油室用铝制造而成，并有足够套管温度在-40到+80变化的油膨胀空间。而中心套管与油室的长度变化由一个在顶部油室内的柔性联接来补偿。3.2拉杆式高压套管连接方式3.2.1高压套管内部拉杆系统结构及其优点拉杆系统的优点：（1） 在变压器本体上无需手孔；（2） 套管安装和拆卸简单化在现场安装时，不需进入变压器内工作；（3） 在变压器内无需专用的支撑，如同插入式接头。（4） 精确地套管导向可以进入变压器本体内；（5） 下端屏蔽罩能过定在连接座上，从而能被正确地定位在套管末端；（6） 在任何时候都没有机械力作用在变压器线圈的引线上。3.2.2拉杆系统的连接方式 图3-3：拉杆系统的连接方式【1】高压套管的中心导管被用作导通电流的导体；【2】带电缆接线片的变压器引线用螺栓固定在一个底部连接座上；【3】底部连接座被一根细的钢制拉杆拉着与套管中心导管的下端紧密接触。【4】当套管安装到变压器上时，拉杆上部被螺栓固定在套管外部端子下面的一个弹性装置补偿管上，这个弹性装置有两个不同材料（外部铁质和内部铝制）的同心管组成，这样的设计使接触压力在任何允许温度下都能可靠保证。备注：拉杆在高压套管安装法兰高度处被分开成两部分，为满足变压器运输时的状态，在安装法兰下面所需高度处设置一个连接点，在连接点处，这两部分采用螺套结构旋转连接。3.3拉杆系统的安装要求垫圈根据图3-2安装，安装要求按照图3-4. 图3-4：测量值：（a-b）的确定【1】用10Nm的力矩紧固螺母，测量从 螺母顶部到螺杆顶部的长度为a；【2】继续紧固螺母，然后测量长度为b；【3】继续紧固螺母，直到第一次、第二次测量之间的差值（b-a）=（17.00.5）mm （备注：此数据只使用于此型号套管）。每一圈旋转的长度为2mm，紧固的力矩必须在要求的范围内：70Nm到140Nm；【4】用力矩扳手检查所用的力矩大于70Nm；【5】用力矩扳手检查所用的力矩小于140Nm。 3.4豫1#主变C相高压套管返厂检查情况 【1】高压套管头部拉杆拉出长度为：21.5mm；【2】高压套管拉杆、补偿管（内外管）都有烧结标记；【3】模拟现场初次装配情况，重新安装拉杆系统。安装后，底部接线座与套管底部有间隙，不能接触；【4】根据安装要求，重新安装套管拉杆系统，根据紧固力矩要求进行操作：先紧固10Nm，拉杆拉出24.5mm（a值）；再紧固120Nm，拉杆拉出长度为41.5mm，拉杆拉出增加量17mm，扣除烧结损坏量约5mm，估算出正常的拉杆拉出长度应为36.5mm（b值），所以，差值为b-a=36.5-24.5=12mm（17.00.5）