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一起110﹢kV变压器重瓦斯保护动作事故分析及处理

文档作者：蒋晓燕文档来源：甘肃电投九甸峡水电开发有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年05月30日
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上一篇：中小型水电站技术管理探讨

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52
第40卷第1期
2017年1月
水电站机电技术
Mechanical＆Electrical Technique of Hydropower Station
V01．40 No．1
Jan．2017
一起1 1 0 kV变压器重瓦斯保护动作事故分析及处理
蒋晓燕
(甘肃电投九甸峡水电开发有限责任公司，甘肃临洮730500)
摘要：瓦斯保护作为变压器的主保护，能有效反映变压器的内部故障。以一起110 kV变压器重瓦斯保护动作事故
为例，介绍事故发生经过，采用试验、检测、检查等方法进行综合分析判断，查明事故原因，提出处理方案和改进措施，
避免同类事故在现场再次发生。
关键词：变压器；套管；重瓦斯；事故
中图分类号：TM407 文献标识码：B 文章编号：1672—5387(2017)0l一0052-03
DOI：10．135996．cnki．11—5130．2017．01．016
1概述
某水电厂2台10 MW的水轮发电机组采用扩
大单元接线，主变是型号为SFl 1-25000／121无载调
压变压器，接线组别为：YNdll。主变高压侧和出线
开关采用GIS设备，为110 kV单出线。电站于2014
年3月投产。
2故障经过
2015年10月12日电站2台机组均停机，变压
器空载运行。下午天气转阴，伴有雷电。17：07：24，电
站上位机监控报文“主变保护动作”、“主变压器高压
侧开关跳闸”、“主变压器低压侧开关跳闸”；主变保
护装置报文：“本体重瓦斯动作”、“本体轻瓦斯告
警”、“压力释放动作”。值班人员现场检查，发现变
压器顶部喷油、地面有油污，变压器高压侧避雷器C
相动作一次。
3检查试验及分析
3．1变压器本体检查及试验
经检查，发现变压器高压侧A、B相套管压力表
显示正常，C相套管压力表显示为满偏，测试变压器
绝缘电阻，结果见表1变压器绝缘电阻测试记录。变
压器的高、低压侧直流电阻测试合格。
3．2绝缘油检验
为进一步分析查找故障点，对变压器油进行简
化分析发现，其击穿电压为30．6 kV，不满足规范
中t>35 kV的要求；同时，对变压器本体及三相套管
表1变压器绝缘电阻测试记录
的绝缘油进行色谱分析(表2)。
3．3故障点分析确定及处理
由于变压器高压绕组对地的绝缘电阻为0，而
高压绕组对低压绕组和铁心夹件绝缘电阻合格，且
高、低压绕组的直阻及低压绕组的绝缘电阻等其他
试验数据合格，可判断故障点在高压绕组的引线及
套管位置；通过进一步对比分析表2中的数据，基本
能确定故障点在高压侧C相套管及引线位置。
根据以上试验结果，经过初步分析判断后，在厂
家的指导下，打开C相套管进人孔进行检查，发现c
相套管连接套筒对升高座有放电痕迹。为进一步确
定故障范围，将变压器C相GIS三通分解后拆出C
相套管(见下页图1)，发现套管连接套筒与瓷件之
间的密封已破裂挤出，且该位置有明显的放电痕迹。
根据DL／T 596—1996《电力设备预防性试验规
程》中相关要求对变压器本体进行相关试验，确定变
压器本体无故障后，更换套管，将C相GIS三通回
收稿日期：2016—07—14
作者简介：蒋晓燕(1974一)，女，工程师，从事水电厂电气设备检修与
维护工作。
万方数据
第1期蒋晓燕：一起110 kV变压器重瓦斯保护动作事故分析及处理53
表2故障后变压器及三相套管油中气体组分含量取磊心竺：饥氧气一氧化碳二靴碳氢气甲烷乙烷乙烯乙炔总烃结论
变压器本体22661．6 168．8 4348．3 262．2 1 12．8 3．5 98 45．9 260．2 存在电弧放电故障
高压侧A相套管21493．5 251 745．3 8．8 1 1．9 0．2 0．3 未检出12．4 正常
高压侧B相套管22141 300．2 636．1 13．1 11．9 未检出0．2 0．2 12．3 正常
高压侧C相套管28690．4 1423．7 3924．1 1798．5 534．1 9．4 401．6 159．6 11047 存在电弧放电故障
装，完成抽真空注油、热油循环、静置48 h等一些列
工序后，重新进行sF。气体微水测试、油中溶解气体
色谱分析、绝缘电阻、直流电阻、绕组连同套管的介
质损耗等试验，并通过了高压侧中性点对地对低压
绕组76 kV 60 s的交流耐压试验。检修后的变压器
进行了零起升压试验正常和冲击试验后，投运正常。
变压器运行72 h后，取油样进行色谱分析，数据合
格。
图l
4套管绝缘击穿的原因分析及防范措施
由于变压器高压侧采用油一FS6油纸电容式套
管与GIS直接相连，套管更换费时、费力、费钱，为了
避免同类故障再次发生，进一步分析c相套管绝缘
击穿的原因并采取防范措施。
4．1变压器高压侧避雷器动作情况及接地电阻检查
测试
由于故障发生时为雷电天气，对变压器高压侧
避雷器及接地电阻进行检查测试。具体情况如下：
(1)从变压器高压侧一次接线图(图2)看出，变
压器、GIS设备、110 kV电缆及出线均装有避雷器，
满足相关设计规范要求。经检查，发现变压器高压侧
避雷器C相动作一次；GIS开关外侧靠近电缆侧的
避雷器未动作。由于GIS内部避雷器安装投运后受
安全距离影响，在现场无法进行预试检查，故未进行
检查试验。
(2)由于出线0号杆上的避雷器没有放电计数器，
对其进行试验检查，发现C、B相避雷器不合格。
(3)110 kV电缆护层保护接地箱中过电压保护
器烧损严重(图3)。
十仁|_
十C|_
一蟊
GIS
十E}
图2
图3
(4)110 kV电缆护层回流线在0号杆塔附近被
截断。
(5)由于该电站处于多岩石山地地区，土壤电阻
率较高，对电站的土壤电阻率和接地电阻进行复测，
结果如下：接地电阻约为0．77 Q，土壤电阻率约为3
000 Q·m，部分地区超过了5 000 n·m。
4．2 C相套管绝缘击穿的原因分析
根据以上检查结果可以得出：雷电发生时，由于
0号出线杆塔的避雷器故障，使得雷电过电压行波
通过110 kV c相线路沿电缆进入GIS设备，在变压
器高压侧c相避雷器动作对地放电。正常情况下，
该避雷器动作时的残压小于260 kV，而套管的雷电
冲击耐受电压为550 kV(全波)，避雷器动作时的残
压不足以引起套管绝缘击穿。因此，分析套管绝缘击
穿的原因是套管自身缺陷使得绝缘强度降低，同时
避雷器动作时接地电阻偏大使其在动作时残压较
(下转第62页)
万方数据
62 水电站机电技术第40卷
定，这样测量就不是一个点接触，而是一个探头测量
面的距离，另外系统采集时是通过定时密集采集，按
照滤波方式取得的连续测量面的平均值，这样是符
合测量盘车原理的。
(2)传统盘车由于采用8点测量方式，同时采用
百分表测量，这就要求机组在测量周期内必须一点
一停，以便人工读取并记录数据，这样在下一次机组
转动的时候需要加更大的冲击力矩才能使机组开始
转动，这种冲击力矩在人工手推的情况下对机组瞬
间位移影响较小，如果大型机组在人工不能推动的
情况下，必须采取机械绞盘、天车或电动盘车时，此
时冲击力矩会较大，足以产生瞬间的机组位移导致
机组盘车测量的误差。系统采用了自动测量，在机组
大轴上标记了8键相块，这样机组在盘车测量过程
中不需要每点一停，当机组转动通过键相块时，系统
会自动采集并记录数据，避免了以上问题。
(3)在盘车后的结论中，我们通过盘车相似三角
形原理，得出在推力头、法兰需磨削和加垫的方位和
大小。在现场使用过程中发现此方法虽然计算准确，
但无法将水轮发电机组盘至一条直线的效果，尤其
到盘车后期调整幅度不大的情况下，可能会出现调
整过头的情况。结合盘车的国家标准，我们认为水轮
机的盘车并不必须调整为一条直线，只要求将水轮
机轴和发电机轴调整到国标允许范围之内，这样对
于盘车调整的决策就不是将两轴进行同心处理，而
是可以有一定的弯折，通过在软件上的拖拉的方式
将水轮机轴和发电机轴拉至国家标准，同时系统可
以自动输出调整的方位和幅度，这样可以减少不必
要的盲目调整。
(4)通常情况下，机组盘车需要一定的条件，尤
其对推力瓦水平要求很高，该系统在盘车过程中也
能通过测量计算全摆度发现推力瓦不水平的情况，
这在盘车试验中得到了验证。
5结束语
我国对水电机组自动盘车测量与辅助调整系统
的研究开发工作尚处于不断创新和发展的阶段，该
系统提高了机组检修和安装效率，缩短检修安装工
期，使水电站的管理与运行向更高的自动化程度迈
进了一步。
参考文献：
⋯1范建立，林玉胜．水轮发电机组电动盘车装置设计、调试与
应用Ⅱ]设备管理与维修，2014(07)．
【2】谢建国，方仲超，程远楚，等．水轮发电机组盘车数据处理及
软件开发Ⅱ】．水电站机电技术，2016，39(2)：4-7．
[3]李德明．悬式水轮发电机组盘车计算机辅助分析IJ]．魅力中
国．2014(20)：258．
(上接第53页)
高，在避雷器击穿瞬间最靠近避雷器的变压器高压
侧套管不能承受该电压，从而导致套管绝缘击穿。
此外，1 10 kV电缆护层保护接地箱中过电压保
护器烧损便可证明110 kV电缆承受了过电压。由于
电缆护层回流线被截断，导致在电缆过电压瞬间，护
层感应电压较高而将过电压保护器烧损。
4．3防范措施
为避免同类故障再次发生，提出了以下防范措
施：
(1)110 kV 0号出线杆塔更换合格的避雷器，并
加装放电计数器，以方便运行和维护人员记录避雷
器动作次数。
(2)针对安装在全封闭金属电气内部避雷器不能
进行预防性试验的问题，进一步探讨能否采用在线
测试的试验方法。
(3)按照设计要求，恢复110 kV电缆护层回流
接线，使其两端可靠连接。
(4)油一FS6油纸电容式套管有一压力报警装置，
可输出压力过高或过低信号。将该信号接至电站计
算机监控系统，以便值班人员及时发现套管故障。
5结束语
GIS设备占地面积小、元件密封不受环境干扰、
运行费用低，从而在近年来广泛使用，但依然存在故
障停电范围广、修复时间长、查找故障困难的缺陷。
此次事故是一起较典型的主变与GIS的连接套管故
障导致变压器重瓦斯保护动作后故障查找分析及处
理的事例，有很好的借鉴作用。同时，通过此次事故
分析，反映出电站主辅设备的采购和安装质量，以及
防雷保护及接地网设计，直接影响到电站设备的安
全运行，电站应该高度重视。
参考文献：
【1]DL／T596—1996电力设备预防性试验规程[s]．
【2]毕杰．110 kV变压器高压套管事故分析111．变压器，2002
(03)．

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