一起电力变压器雷电过电压事故分析.docx

一起电力变压器雷电过电压事故分析1 事故经过2003 年 8 月 22 日，某变电所遭受雷暴袭击，12 时 43 分该变电所 66kV 草通东线发生 a、b 相接地故障，保护动作跳闸，重合成功;同时 2 号主变(铝绕组薄绝缘变压器，型号为 SFD 一 63000/220，双绕组结构，1976 年出厂)轻、重瓦斯保护动作，主变两侧开关跳闸;66kVn 段母线三相避雷器动作FZ一 63，残压值 244kV(峰值)。变电所系统简图如图 1 所示。图一.doc2 现场检查试验情况当天对 2 号主变进行检查，发现变压器压力释放阀、220kV 中性点避雷器没有动作，主变本体无喷、漏油现象，外部检查未见异常。从 22OkV 故障录波图显示故障持续时间约 280ms， 故障电流方均根值 A 相593 名 A，B 相 983.6A，C 相 416.4A。气体继电器检测正常。绕组直流电阻测试无异常(见表 1)。色谱试验表明变压器内部发生过高能量放电(见表 2)。采用频率响应法和低电压短路阻抗法对高低压绕组测试表明，绕组不存在明显变形。为了确定变压器绕组绝缘是否损坏以及可能损坏的程度，进行了局部放电试验。测试中对高低压绕组同时进行监测。首先测试高压 C 相、低压 c 相，在低压 bc 加压。试验时发现在 L3 倍额定电压下，高低压局部视在放电量都很大，高压约为 5000pC，低压侧约为 4000pC。由于放电波形不稳定，很难比对高低压绕组放电量变化情况。测试高压 A 相、低压 a 相，在低压ca 加压，施加电压约 80%额定电压时，高低压绕组放电量突然增大，放电量达数万 pC。于是降低施加电压，通过比对高低压绕组放电情况，认为很可能低压存在严重放电。随着时间的延长，放电趋于稳定，但高数值放电仍然时常出现。测试高压 B 相、低压 b 相时，高低压绕组均没有出现大的放电量，放电量为 18OpC。重新测试高压 C 相、低压 C 相时，发现高低压绕组的放电量均已经很小，约为 200PC。而重新测试高压 A 相、低压 a 相时仍然有幅值很大的放电波形时常出现。综合分析可以认定高压 A 相出现的大幅值的放电波形是低压 a 相传递过去的，低压 a 相局部纵向绝缘存在严重的损坏情况。第一次测试高压 C 相出现的大幅值放电波形实际也是从低压 a 相传递过去的。 只不过随着加压时间的延长， 损坏的匝间毛刺变小，低压 a 相起始放电电压上升，使得重新测试 C 相时低压 a 相放电量大大降低(这时低压 a 相施加的电压只有 65%匝电压)。局部放电试验后，进行了色谱试验(见表 3)。由表 3 可见，CZH:数值有了较大的增长，从侧面说明了局部放电试验时变压器内部发生严重放电。3 解体检查从图 2 可以看到，低压 a 相绕组部分匝间绝缘烧损严重，上数第 11、12层，烧损处宽 scm，匝间、股间均有烧损，股间有 7 一 8 股短路，烧蚀深度约 smm。从图 3 还可以看到另一处的烧损情况，低压 a 相上数第 2 层绝缘也已经烧损，且附近有大量积碳。4 事故过程及原因分析输电线路上出现的雷电过电压有两种形式，一种是感应雷过电压，另一种是直击雷过电压。比较感应雷与直击雷的特点，从三相避雷器同时动作的特征看，此次雷击更符合感应雷过电压的特点。当雷电波人侵到避雷器后，阀式避雷器动作。加在变压器 66kV 侧上的电压为避雷器残压。由于避雷器距离变压器有一段距离，因此变压器承受的最大冲击电压实际上要大于避雷器残压值。理论分析与实测均表明，避雷器动作后施加在变压器上的电压具有振荡的性质，其振荡轴为避雷器的残压。这是由于避雷器动作后产生的负电压波在避雷器与变压器之间多次反射而引起的。这种波形与全波相差较大，对变压器绝缘的作用与截波的作用较为接近。实测表明，在相同幅值情况下，截波作用时绕组的最大电位梯度将比全波作用时为大。因此常以变压器绝缘承受截波的能力来说明运行中该变压器承受雷电波的能力。当雷电波人侵变电所时，若变压器受到的最大冲击电压值小于变压器本身的多次截波耐压值(见式 1)， 则变压器不会发生事故;反之，则可能造成雷害事故。变压器受到人侵波后，其内部将发生极其复杂的过渡过程。为便于定性分析，将变压器单相绕组简化等值为纵向电容、对地电容与电感组成的等值网络，以直角波人侵时的情况为例进行分析。对于普通连续式绕组，无论末端开路还是接地，沿绕组的初始电位分布近似简化为:对于普通连续式绕组来说(事故变压器 66kV 侧绕组即为这种形式)，无论是其末端接地还是开路，其初始电位分布可近似看成相同的。绕组中的初始电位分布是很不均匀的。初始电位分布不均匀的原因是因为对地电容的存在，大部分电位降落在绕组首端附近，绕组首端的电位梯度最大。在初始瞬间，绕组首端的电位梯度为平均电位梯度的 a 倍。因此，绕组首