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        一起110kV變壓器跳閘事故原因分析

        2018-07-18 01:53:04李志強(qiáng)楊育峰蒲憑山
        電氣技術(shù) 2018年7期
        關(guān)鍵詞:攻絲芯體避雷器

        李志強(qiáng) 楊育峰 蒲憑山

        (陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司,陜西 佳縣 719208)

        在工廠供配電系統(tǒng)中,經(jīng)常會遇到操作過電壓或雷電過電壓,而且如果過電壓值超過配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的耐壓值,就會造成電氣設(shè)備事故,進(jìn)而使供電中斷,影響工廠供配電的可靠運(yùn)行,甚至?xí)?dǎo)致整個工廠停車,發(fā)生安全事故。所以為了提高供電的可靠性,減少過電壓對電氣設(shè)備帶來的損害,工廠供配電系統(tǒng)中一般均裝設(shè)避雷器。

        變壓器在電力輸送過程中起著十分重要的作用,對化工廠更是起到至關(guān)重要的作用,因?yàn)橐坏┕收贤k?,就會對工廠造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,所以根據(jù)國家規(guī)范,為了保護(hù)變壓器高壓繞組防止被擊穿,某新建化工廠對全廠12臺110kV變壓器本體高壓側(cè)均裝設(shè)屏蔽式插接避雷器。

        屏蔽式插接避雷器不僅具有金屬氧化物避雷器的特性優(yōu)點(diǎn),而且更重要的是,產(chǎn)品外部采用金屬殼體全屏蔽,利用固體絕緣插拔式配合安裝,可觸摸,防觸電、使用方便、性能可靠等優(yōu)點(diǎn),在供配電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。此屏蔽式插接避雷器由兩部分組成,一部分為避雷器內(nèi)錐,環(huán)氧樹脂材料,起絕緣作用;另一部分為避雷器芯體,即外露部分(如圖1所示)。

        圖1 避雷器結(jié)構(gòu)圖

        本文對該化工廠110kV變壓器跳閘事故進(jìn)行了分析診斷,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況判斷為避雷器內(nèi)錐炸裂引起的變壓器差動保護(hù)、重瓦斯、壓力釋放動作。通過對該屏蔽式插接避雷器的拆除分解、變壓器運(yùn)行工況和避雷器實(shí)際的安裝情況分析,找出了避雷器炸裂的主要原因。

        1 事件經(jīng)過

        某新建化工廠1號110kV變壓器電氣交接試驗(yàn)均合格,于2017年6月26日11點(diǎn)順利投運(yùn),空載24h一切正常。

        2017年6月28日16點(diǎn)19分電氣監(jiān)控系統(tǒng)報警顯示1號110kV變壓器差動保護(hù)、重瓦斯、壓力釋放超大保護(hù)跳閘動作,經(jīng)現(xiàn)場查看為變壓器B相避雷器芯體與內(nèi)錐連接處往外噴油(如圖2所示)。

        圖2 1號變壓器現(xiàn)場圖

        根據(jù)避雷器的結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場實(shí)際情況,初步判斷避雷器內(nèi)錐炸裂,導(dǎo)致變壓器保護(hù)動作跳閘。

        2 避雷器拆卸檢查

        事故發(fā)生后,立即對該變壓器B相避雷器進(jìn)行了拆卸和外觀檢查。外觀檢查發(fā)現(xiàn)避雷器芯體沒有異常,只是避雷器芯體與內(nèi)錐連接處外噴油。

        隨后,對避雷器芯體進(jìn)行了拆卸,發(fā)現(xiàn)該變壓器避雷器內(nèi)錐炸裂(分別如圖3和圖4所示),對變壓器內(nèi)壁有明顯的放電痕跡(如圖4所示)。經(jīng)檢查還發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)錐底部有明顯的水珠(如圖 3所示),且固定避雷器芯體的4個螺絲孔中其中的1個有手工攻絲的痕跡。

        圖3 避雷器內(nèi)錐

        圖4 放電現(xiàn)象

        從現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn),避雷器內(nèi)錐對變壓器內(nèi)壁進(jìn)行了放電,造成環(huán)氧樹脂內(nèi)錐底部及變壓器內(nèi)壁被熏黑的現(xiàn)象。也可以說明,避雷器內(nèi)錐對變壓器內(nèi)壁持續(xù)放電造成內(nèi)錐炸裂的原因。

        3 變壓器運(yùn)行工況分析

        該避雷器裝設(shè)在110kV變壓器的一次側(cè),且這種屏蔽式插接避雷器在110kV變壓器上是第一次應(yīng)用。所以非常有必要對變壓器運(yùn)行的工況進(jìn)行分析,以查清故障原因。

        1)操作過電壓

        該廠是新建化工廠,且變壓器剛投入運(yùn)行29h,所帶負(fù)荷只是部分照明燈和空調(diào)設(shè)備,110kV側(cè)及10kV側(cè)都沒有任何操作,可以明確不是操作過電壓造成的。

        2)雷擊過電壓

        根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶仲Y料,故障前該地區(qū)的天氣顯示為晴天,所以該廠110kV變電站及與之相連的線路不會有雷擊現(xiàn)象,可以排除雷電過電壓的影響。

        4 原因分析

        造成變壓器本體上避雷器炸裂的主要原因有操作過電壓、雷電過電壓、變壓器內(nèi)部放電故障、避雷器內(nèi)部缺陷、內(nèi)部受潮等。初步排除操作過電壓和雷電過電壓后分析其他原因。

        4.1 變壓器內(nèi)部故障

        事故發(fā)生后,立即對該臺變壓器油樣進(jìn)行取樣分析,油樣結(jié)果顯示總烴、乙炔和氫含量均超標(biāo),判斷變壓器內(nèi)部發(fā)生放電現(xiàn)象。

        變壓器廠家對變壓器繞組的直流電阻、鐵心的絕緣電阻、繞組的絕緣電阻進(jìn)行了檢測,結(jié)果表明均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求,所以判斷變壓器本體內(nèi)部沒有發(fā)生故障。

        4.2 避雷器缺陷

        該廠使用的是西安神電電器有限公司 CM110屏蔽式插接避雷器,是首次應(yīng)用在110kV變壓器上的。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

        表1 避雷器主要參數(shù)

        根據(jù)電氣交接試驗(yàn)規(guī)范及避雷器廠家的說明書,在投運(yùn)前需要對其進(jìn)行交接試驗(yàn),主要項(xiàng)目為避雷器絕緣電阻、直流1mA參考電壓和泄漏電流的測量,其結(jié)果(見表2、表3)均符合產(chǎn)品要求。初步排除避雷器內(nèi)部缺陷。

        表2 避雷器絕緣電阻

        表3 避雷器直流參考電壓及泄漏電流

        4.3 內(nèi)部受潮

        該避雷器安在安裝完成后,避雷器一周有凹槽,雨天凹槽內(nèi)有積水,導(dǎo)致避雷器固定法蘭鋼板(如圖1所示)下接觸面浸泡在水里,后來發(fā)現(xiàn)此缺陷后,使用密封膠將該凹槽全部密封。

        B相避雷器拆開時,發(fā)現(xiàn)內(nèi)錐底部有水珠,如圖3所示。由于設(shè)計和工藝過程控制不嚴(yán)的避雷器會出現(xiàn)密封系統(tǒng)有缺陷現(xiàn)象,所以初步判斷由于變壓器設(shè)計原因造成避雷器周圍積水導(dǎo)致避雷器內(nèi)錐受潮,且發(fā)現(xiàn)此缺陷后只是用密封膠將凹槽密封,沒有拆卸避雷器進(jìn)行檢查,長時間將會造成內(nèi)錐結(jié)露,導(dǎo)致放電現(xiàn)象。

        4.4 安裝缺陷

        將避雷器拆卸后,發(fā)現(xiàn)固定避雷器芯體的一個螺孔不對應(yīng),有明顯的攻絲痕跡。后經(jīng)避雷器廠家證實(shí),安裝避雷器時,發(fā)現(xiàn)螺栓帶不上,現(xiàn)場在螺孔上進(jìn)行了攻絲,攻絲導(dǎo)致避雷器內(nèi)錐受損。

        通過上述分析得出,避雷器安裝上的缺陷造成內(nèi)錐受損,而避雷器內(nèi)錐受潮發(fā)生放電加劇了內(nèi)錐的損壞,進(jìn)一步造成內(nèi)錐炸裂,對變壓器內(nèi)壁放電,進(jìn)而導(dǎo)致變壓器油中氣體含量發(fā)生變化引起變壓器差動、重瓦斯、壓力釋放超大動作而跳閘。

        5 結(jié)論

        110kV變壓器本體一次側(cè)加裝避雷器是一次新的應(yīng)用,為了避免由于避雷器故障而導(dǎo)致變壓器跳閘:①要加強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)的過程監(jiān)督和設(shè)備驗(yàn)收;②在實(shí)時跟進(jìn)安裝過程,發(fā)現(xiàn)安裝問題應(yīng)及時討論確定合適的安裝方案;③要加強(qiáng)運(yùn)行過程的監(jiān)督,此避雷器沒有選裝計數(shù)器,建議加裝計數(shù)器,在運(yùn)行過程中記錄計數(shù)器的泄漏電流,定期對數(shù)據(jù)繪制曲線進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)泄漏電流增大及時匯報并進(jìn)行帶電或停電測試,以預(yù)防事故的發(fā)生。

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