1 事故经过
2003年1月19日0:33:10,某供电公司220ｋＶ主变压器(型号为ＳＦＰ7-120000/220,三线圈)轻重瓦斯、差动保护动作,一次开关跳闸,二次开关未跳闸。0:35:26与该变压器并联运行的另1台主变压器复合过流保护动作,一、二次开关跳闸。0:35:35,手动拉开该变压器二次开关,同时发现该变压器着火。事故发生时,该变压器有功负荷70ＭＷ。
2 变压器损坏情况
现场外观检查发现,该变压器一、二、三次套管全部炸裂,一、二次引流线烧断,变压器门型构架横梁因高温而变形,变压器控制柜到变压器控制箱控缆烧损。返厂检查发现:高压侧Ｂ相无励磁分接开关严重烧损,Ｂ相绕组围屏开裂、线圈裸露。Ａ、Ｂ相无励磁分接开关接触不到位,Ａ相铁心底角螺丝垫有烧痕;Ｂ相分接开关对箱壁有放电痕迹。将高压围屏拆除后发现Ａ、Ｃ相高压线圈无变形,Ｂ相线圈基本脱落,损坏严重。
3 事故前监视运行情况
该变压器于1998年4月25日投运,投运前进行了常规试验、耐压(二、三次及一次中性点)试验,均未发现问题。色谱试验数据为乙炔痕量。局部放电试验数据:在1 5倍对地交流电压下,三相高压端的局部视在放电量均小于500ｐＣ,试验合格。但该变压器Ｂ相绕组在20～25ｍｉｎ期间持续放电量达1100ｐＣ,Ａ相切始放电量也较大。运行至2002年3月15日期间色谱试验数据:乙炔始终在0 3μＬ/Ｌ左右。该变压器于2002年4月迁到目前变电所,于当年9月13日投入运行。投运前所有试验数据合格(包括局放)。9月16日带负荷运行。10月22日发现乙炔,进行油色谱跟踪试验。
10月28日主变停运热备用。停运后进行的常规试验及局部放电试验均未发现问题。为排除潜油泵问题而引起的油色谱试验数据异常,11月7～15日在变压器停运状态,启动潜油泵进行色谱监视,通过色谱数据分析排除了潜油泵问题。
12月12日对变压器进行了脱气处理。随后进行带负荷油色谱监视运行。
4 事故原因分析
通过解体检查及运行记录分析,事故原因不难找出。Ｂ相分接开关接触不良是导致此次事故的直接原因。而该变压器二次开关拒动,与之并联运行的另1台变压器向该主变反充电(时间长达3ｍｉｎ)是使事故扩大并发展的主要原因。事故发展的过程:由于Ｂ相无励磁分接开关调整不到位(不排除由于运行年久使接触压力有所减小的可能性),在变压器空载运行时在级电压作用下可能产生局部放电,但是由于此时一次电流很小,触头间并没有出现严重过热现象。当一次侧通过负载电流(约190Ａ)后动、静触头之间开始发热、放电,附近油温开始上升。温度上升使得动触头弹性进一步下降,动、静触头之间压力进一步降低,发热更加严重,形成恶性循环。结果是,动、静触头在电与热的作用下融化、烧蚀。无励磁分接开关绝缘筒内的绝缘油在高温下气化产生强大的压力使绝缘筒烤糊胀裂,轻、重瓦斯继电器动作,一次开关跳闸。但由于二次保护没有动作,与之并联运行的另1台变压器通过66ｋＶ连接引线向该变压器送电。此时, Ｂ相无励磁分接开关内分接引线间已经是短路状态,从而造成Ｂ相高压绕组严重烧损,其产生的强大的气体压力是造成高、中、低压三相套管爆炸的直接原因。
根据上述分析,无励磁分接开关故障是造成此次事故的直接原因。该变压器采用的是楔形无励磁分接开关。楔形开关动触头为楔形,楔形触头上有一弹簧将楔形触指顶压于静触头上,动静触头之间的压力依靠楔形触头上的弹簧弹性压力。该弹簧弹性基本不会发生大的劣化,因而接触压力基本不会发生变化。在调节档位时,用扳手旋动调节盘上的螺杆,当调到某个档位后,应将扳手稍许回调不动方调整到位。操作手感很不好。实践证明很容易造成误操作。
5 预防措施
运行经验表明,各种类型的无励磁分接开关都出现过程度不同的故障,有的还导致事故的发生。故障原因很多。统计表明,绝大多数的故障类型是动、静触头接触不良。造成动、静触头接触不良的原因大致有四个:一是运行过程中由于电磁力而形成的机械振动;二是由于安装工艺不良而造成机械变形使得动、静触头接触不到位;三是操作人员由于不清楚操作要领而导致误操作;四是运行年久由于弹簧劣化而造成动、静触头间压力减小。
由于弹簧劣化而造成接触不良的多为鼓形开关,其结构类似于楔形开关,不同之处在于鼓形开关动触头为盘形弹簧,与静触头之间的接触压力完全靠盘形弹簧的弹性压力。一旦运行年久,特别是经过大电流后,弹簧容易发生退火,从而使弹性压力降低,造成接触不良。此外,鼓形开关档位调节采取用手扳动的调节方式,听到一响声表明已经调节一档,但到位程度无法从手感上判断。因此也有可能造成操作。单相鼓形触环式触头开关操作简便,手柄与触头转动角度对应,过死点自动归位,同时触头容量较大。但早期产品触头中使用盘形蜗卷弹簧,因受弹簧工艺及结构制约,使得各触环接触压力及同一环两触点间接触压力严重不一致,致使其接触可靠性大打折扣,接触电阻不稳定。20世纪90年代虽有了改进型,改盘形弹簧为普通圆柱弹簧,基本解决了触头接触问题,但其传动灵活性差,操作力矩较大。
此次事故发生前的色谱跟踪试验不能确定故障的位置,也没有发现故障的严重性,这说明无励磁分接开关缺陷有时是难以通过色谱跟踪试验确定的,由故障发展为事故的过程是很快的,具有突发性。但是进行油色谱跟踪试验却是必要的。
发现动、静触头接触不良缺陷比较有效的手段就是测量变压器的直流电阻。但是,直流电阻测试对于发现此类缺陷是有很大局限性的。这是因为按照《无励磁分接开关》标准,正常情况下动、静触头之间的接触电阻小于350μΩ,而电力变压器高压侧的直流电阻值远远大于这个数,如果不是接触不良情况十分严重,很难通过直流电阻值大小来判断无励磁分接开关缺陷。另外,即使测出的直流电阻值存在明显问题时,也要在排除引线接头螺纹松动等可能原因后才能进一步分析分接开关存在缺陷的可能性。
尽管如此,当怀疑无励磁分接开关存在问题时测量直流电阻仍然是非常必要的。长期以来通过测量直流电阻发现了许多无励磁分接开关故障,避免了很多事故。测量直流电阻最重要的就是要注意对测试数据分析比较。一是三相之间要进行比较分析;二是测试值与出厂值及历次测试数据分析比较;三是注意数值的变化规律;四是转换分接开关分接档位进行多次测量,转换档位时应注意正、反调档时数据的变化。
此次事故前曾进行过局部放电试验。曾经发现Ｂ相高压端视在局部放电量突然增加到1000ｐＣ以上,但随即下降至合格值。其他文献也有过类似的报道。这可能是无励磁分接开关缺陷的一个特点,但原因还难以圆满解释。
