文章编号:1007-290X(2009)05-0070-03某220kV变压器高压套管爆炸故障原因分析陈杰华,林春耀,姚森敬,陈忠东(广东电网公司电力科学研究院,广州510600)摘要:对某220kV变电站发生粉碎性爆炸的主变压器高压套管进行现场解体,指出套管发生爆炸事故的根本原因是套管本体内部绝缘被击穿,提出应加强套管制造过程的质量检测和加强运行中套管的在线检测,及时发现缺陷,避免事故的发生。
关键词:变电站;主变压器;套管;缺陷中图分类号:TM406;TM855 文献标志码:BReason Analysis of HV Bushing Explosion of a220kV TransformerCHEN Jie-hua,LI N C hun-yao,YAO Sen-jing,CHEN Z hong-dong(Elec tric Power Resear ch Inst.of Guangdong Power Grid C or p.,Guangzhou510600,China)A bstract:Upon on-site strip inspection of the explode d HV busing of a220kV m ain tr ansf or mer,the r oot ca u se of the explosion was deem ed to be the insulation br eakdown in the bushing pr oper.I t is indica ted tha t quality inspec tion dur ing the manuf acture of bushing and on-line monitoring of bushing in oper ation should be str engthe ne d,so as to discover defec ts timely and avoid accide nts.Key words:substa tion;ma in tr ansfor mer;bushing;def ect 某220kV变电站2号主变压器型号为SFPSZ-24000/220,常州东芝变压器有限公司2005年3月生产。
变压器高压侧U相套管型号为COT1050-1250,额定电压252kV,额定电流1250A,上海MWB互感器有限公司2005年2月生产。
2号主变压器在2005年5月11日的交接试验中检验合格,2005年6月17日投入运行。
2008年3月2日主变压器红外测温结果正常。
2008年1月24日本体油色谱测试正常,氢气与总烃含量均在较低水平。
1 故障现象及其处理1.1 故障过程2008年5月31日零时6分,2号主变压器保护一的差动保护速断(12ms)、工频变化量差动保护动作(22ms)、比率差动保护动作(23ms);主变压器保护二的差动保护速断(12ms)、工频变化量差动保护动作(22ms)、比率差动保护动作(23 ms),约60ms后,2号主变压器三侧开关跳闸。
零时6分20秒,10kV自动投入保护装置动作,出口跳2号主变压器,变压器低压侧动作,同时合上10kV母联开关500B。
故障电流为31992A。
U相套管炸裂起火,水喷雾系统动作。
1时3分,变压器高压侧U相套管明火被扑灭。
故障前,该变电站的设备全接线运行,无操作任务;故障前后,该变电站及其架空线路附近地区均无落雷记录;线路避雷器的放电计数器无动作。
故障后,主变压器本体常规电气与绕组变形测试结果正常。
本体油色谱试验结果正常,各特征气体组分未发现异常增长。
1.2 事故现象现场检查发现,变压器高压侧U相套管的上瓷套发生粉碎性炸裂,内部铝管距接地法兰约700mm处有一明显击穿点,周边油纸电容屏外翻撕裂并烧损[1]。
变压器高压侧V相套管与变压器高压侧中性点套管上瓷套部分瓷裙破损(未漏 第22卷第5期广东电力Vol.22No.5 2009年5月GUANGD ONG ELEC TRIC P OWER May2009 收稿日期:2008-12-15油)和熏黑,变压器高压侧W 相套管上瓷套被熏黑。
3组散热片都有不同程度的损伤(均漏油)。
通过检查分析,确认事故原因是U 相套管在运行中发生爆炸。
主变压器本体放油后,技术人员进入人孔检查器身内部损坏情况,发现变压器高压侧U 相套管下瓷套外移约1cm ,套管下侧器身有少量水迹,初步判断为灭火时沿套管电容芯缝隙进入的消防水。
1.3 事故处理2008年6月7日,把2号主变压器受损的散热片拆除,更换变压器高压侧三相套管及中性点套管后,常规电气与化学试验及局部放电试验合格,主变压器于21时30分恢复运行。
2 套管解体检查由于故障相套管绝缘油已漏光,没有进一步进行试验的必要,直接进行解体。
为了比较同批次产品的制造工艺,也对上瓷套受损的V 相进行解体检查。
2.1 U 相套管解体情况a )上瓷套粉碎性炸裂,内部铝管距接地法兰约700mm 处有一明显击穿点,呈42mm ×18mm 长圆形孔;铝管放电点从外往内熔化,其内高压引线受热导致绝缘纸脱落,铜线上无放电点;铝管周边油纸电容屏外翻撕裂并烧损,如图1所示。
图1 内部铝管上的击穿点b )高压引线在击穿点对应位置轻微烧损,共7股0.45mm 的裸铜线烧断。
周边部分绿色皱纹纸烧损。
断股的裸铜线未发现高温变色痕迹,皱纹纸没有发现高温脆化痕迹,其余部位未发现明显过热痕迹,如图2所示。
图2 高压引线铜线烧断c )接地法兰对应击穿点位置有长约100mm 的烧损痕迹。
末屏(最外一层电容屏)引线连接完好,引出端有轻微烧损痕迹,如图3所示。
图3 法兰上的烧损痕迹2.2 V 相套管解体情况V 相套管上瓷套部分破损,电容芯结构完好,末屏引线连接完好,未发现异常或制造缺陷。
电气试验结果正常,套管本体油试验结果正常。
3 故障分析3.1 原因分析故障相套管损坏是由套管本体内部绝缘击穿引起的,具体原因有以下几点:a )故障发生时刻,变电站无操作工作,周边地区无雷电放电记录,可排除大气过电压或操作过电压导致套管故障的可能,事故是在运行电压下发生的;b )末屏接地螺帽未发现高温烧结痕迹,可判断主放电通道不可能在套管末屏接地端,可基本排除套管末屏接地不良导致套管故障的可能性;71 第5期陈杰华等:某220kV 变压器高压套管爆炸故障原因分析c )从高压引线受损部位裸铜线未发现高温变色痕迹、皱纹纸高温脆化痕迹和故障前红外测温结果及主变压器本体油色谱测试数据结果分析,可排除因环流导致套管内绝缘过热击穿的可能性。
综上分析,内部绝缘击穿是造成V 相套管损坏的唯一原因,但因故障部位烧损严重,已不能追溯电容屏击穿的直接原因。
3.2 发展过程分析首先是套管故障部位存在绝缘缺陷,在运行电压长期作用下,套管电容屏由内向外逐层被击穿至瓷套时(与接地法兰距离700mm ),700mm 长的瓷套内壁在运行电压下发生闪络故障,故障电流沿电容屏绝缘、瓷套内表面、接地法兰形成主放电通道。
套管本体绝缘油受热急剧膨胀,导致上瓷套发生粉碎性炸裂,瓷套炸裂后形成了从铝管到法兰间的放电通道,放电的两极为铝管和法兰,因为有较大故障电流(30kA )通过,所以在铝管上烧出了面积较大的洞,套管法兰上行了一段长度约100mm 左右的烧熔痕迹。
通过解体分析,推断故障发展过程如图4、图5所示。
图4 放电模拟路径图5 故障发展过程示意4 结束语引起此次套管爆炸的缺陷比较隐蔽,在套管出厂试验、变压器出厂试验及现场交接试验时均未能检测出故障,而且故障发展快,2008年3月2日红外测温无异常,5月31日即发生套管爆炸。
虽然因故障部位烧损,无法确定故障发生的具体原因,但从此次事故也应得到教训与启发:a )加强套管制造过程的质量控制及提高工艺水平,特别是套管真空干燥、水分控制,生产过程的细微缺陷在运行中可能突变发展为爆炸的恶性事故;b )在运行中加强监视如在线测介损、红外测温等措施,尽早发现缺陷,避免故障的发生。
参考文献:[1]广东电网公司电力科学研究院.广州供电局220kV 华圃站2号主变压器套管故障原因分析[R ].广州:广东电网公司电力科学研究院,2008.Electric Power Resear ch Inst .of Guan gdong Power Grid Cor p .Caus al In vestigation into Bus hin g Fault of Main Transf ormer No .2in 220k V Huapu Subs tation un der Guangzh ou Power Supply Bureau [R ].Guan gzh ou :Electric Power Research Inst .of Guan gdong Power Grid Corp .,2008.作者简介:陈杰华(1976-),男,四川武胜人。
高电压技术工程师,工学硕士,从事高电压设备试验研究与技术管理。
E -mail :as dum @ 。
(上接第66页)[3]王梅义,吴竞昌,蒙定中.大电网系统技术[M ].北京:中国电力出版社,1995.WANG Mei -yi ,WU J ing -ch an g ,MENG Ding -zh ong .Lar ge Electric Power Network System Techn ology [M ].Beijing :Ch ina Electric Power Pres s ,1995.作者简介:鲁德锋(1969-),男,湖北钟祥人。
电力高级工程师,工学硕士,主要从事继电保护运行管理工作。
E -m ail :ludf @gzps c .com 。
72广东电力第22卷 。