变压器事故浅析

(北方联合电力公司 达拉特发电厂，内蒙古 达拉特旗 014300)
摘 要：文章指出，变压器的安全可靠运行直接影响 到电能的质量，往往限制机组的出力，甚至使发电机与电网解列，造成非常大的经济损失和 电能质量严重降低以及电能信誉度下降的恶劣影响。
关键词：变压器事故；跳闸；解列；冲击；强迫油循环风冷
中图分类号：TM4  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)11—0092—02
1 事故及设备简介
1.1 事故简介
1.1.1 事故发生时间：在2000年1月9日傍晚，发生了达拉特发电厂建厂以来最大的电气设 备—变压器爆炸事故；
1.1.2 事故现象：达电#2主变压器内部发生爆炸，出现本体压力释放阀喷油、钟罩膨胀变 形现象，造成#2机组汽机跳闸、发电机解列、电网受到很大冲击的恶性电气设备—变压器爆 炸事故。
1.2 设备简介
1.2.1 设备作用：发电厂、大型电网等电力系统中的变压器是重要的电气设备，在电能发 、变、送、供、用的环节中起着重要的作用，是电能可靠输送的枢纽，也是保证电力系统稳 定运行的关键；
1.2.2 设备参数：达电#2主变压器是保定变压器厂生产的，容量为400 000kVA,额定电压为 242/24kV，额定电流为965/9623A，接线组别为Yn0D11的强迫油循环风冷式的大型升压变压 器；
1.2.3 设备重要性：该变压器担负着#2发电机与220kV系统电网连接的重担，它一旦出现故 障，轻者影响电能质量，重者限制机组的出力，更甚者会造成发电机与电网系统解列的恶性 后果。

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1.3 设备处理决定

事故发生后，笔者从入孔进入变压器本体进行了仔细的检查，在现场经过分析和确认的情况 下，汇报上级的同时与厂家取得联系，经有关各方协调决定：在就地进行#2主变压器的解体 抢修工作。
2 现场条件
2.1 天气情况

当时适逢北方腊月、数九寒天、冰天雪地的天气，外界气 温大多在－20℃～－30℃之间，有时甚至低于－30℃。
2.2 保暖措施

现场采取为变压器搭建了一个非常大的账篷房子，四周围 安装电暖气，主设备处通暖气及专用装置等的保暖措施。
3 现场处理情况
3.1 变压器解体

在现场艰苦条件下，工作班成员把变压器的所有 主附件：诸如储 油柜、高低压侧、中性点引线及套管、CT、压力释放阀、散热器等按顺序、按工艺要求一件 件拆下来，包好、放置在专用装置里，做好记录，并设专人看管，防止损坏、受潮、脏污、 丢失等；然后用专用堵板、密封胶垫等将所有的法栏口及孔洞封堵好；再用力矩扳手将变压 器本体钟罩大盖螺栓均匀拆开；在四面拉绳拉紧的情况下，统一指挥起吊设备，将变 压器本体钟罩平稳、缓慢吊起并放置在枕木上。
3.2 现场现象

吊罩后，发现变压器低压侧三角形接线的铜母低压侧三角形接线 铜母线竖排的A、B、C相铜排示意图 线竖排的A相支持绝缘木块处有爆炸痕迹，且支持绝缘 木块已损坏散落，同时B相的相同点处有不同程度的炸伤痕迹，以及附近散落了铜粉渣和绝 缘碎屑，并且低压侧竖排铜母线与线圈围屏之间放置的一块绝缘纸板屏也已损坏，遂判断该 处是相间短路事故的爆炸点。

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3.3 变压器器身解体及结构简图
3.3.1 变压器器身的解体：拆下高低压侧引线、母线铜排及连接固定部分，在铁心和线圈 外侧搭建上下两层操作平台，在厂家的配合下，拆开所有连接装置、各部绝缘夹件及上铁轭 部分0.35mm厚的硅钢片，取出引出线及绝缘隔板屏，用吊装带缓慢吊出高低压侧线圈，把油 管道通路上的各零部件拆除等， 检查并清理变压器本体各部，至此变压器本体解体完毕。 
3.3.2 变压器结构简图：

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4 观察现象、得出结论

经过认真观察爆炸点的结构以及外观现象的检查，得出该事故发生的原因是：支持绝缘木块 绝缘强度降低。因此造成该低压侧铜母线竖排三相支持绝缘木块A、B相处电气绝缘被破坏， 遂发生相间闪落或爬电现象，进而造成母线铜排处相间短路，最终引起变压器爆炸，造成事 故。
5 事故原因分析

在变压器的正常运行中，出现此严重变压器爆炸事故的情况极为罕见，事故原因分析如下： 
5.1 支持绝缘木块本身材料绝缘老化

由于木块本身材料制作工艺过程中存在缺陷，木板中间有杂质或弯结等不均匀处绝缘老化， 降低了木块本身材料的绝缘强度，造成A、B相间绝缘强度不够，导致A、B相间母线沿支持绝 缘木块表面发生爬电造成A、B相间短路，引起变压器内部爆炸，出现了严重的变压器爆炸事 故。
5.2 支持绝缘木块受潮
5.2.1 由于变压器所载负荷的上下调整，变压器铁心损耗变化及高低压线圈电流变 化，使得变压器内部发热，变压器油温忽高忽低变化，其内部与储油柜之间进行油流交换， 由于储油柜胶囊损坏破裂，更加上设备热胀冷缩油流量大，因而带入潮气，使得变压器油中 水分增加，降低了变压器油和木块材料的绝缘强度进而造成了A、B相间爬电发生短路爆炸， 导致事故。
5.2.2 由于北方地区天气寒冷，昼夜温差大，冷热不均造成变压器本体密封胶垫 部分老化而密封不良，使水分混入油中，降低了变压器油的绝缘强度，从而引起了绝缘木板 表面爬电，发生了相间短路，以致变压器内部因为短路发热使变压器内部压力突然增大，造 成爆炸喷油的严重电气设备事故。
5.2.3 变压器内部由于铁心损耗及高低压线圈电流变化以及局部电晕、尖端放电 、绝缘老化，而产生了少量的水分，使得变压器油和绝缘材料的绝缘强度降低，从而导致A 、B相间绝缘材料爬电，引起A、B相间短路发生爆炸事故。
5.2.4 变压器本体内部各种情况生成的水分，如：轻微的电晕、尖端放电等 ，水分聚集在器身底部内不能及时排出本体外去，随变压器油的循环流动而进入本体上部， 使A、B相间变压器油、木块等绝缘材料的绝缘强度降低，造成A、B相间爬电进而母线短路发 生爆炸事故。
5.3 热变压器油循环冷却时将杂质带入该处

变压器中的油因为要冷却线圈及铁心，因而就要在变压器内部和冷却器之间进行循环， 即：本体内部上层热油通过联通管路进入冷却器冷却后，再回流到变压器本体底部顺各个油 道进入铁心、线圈、绝缘隔板等部分去冷却它们各处，带走热量。在变压器油进行循环的时 候把变压器本体底部积存或冷却器中及联通管壁上附着的杂质、油泥以及绝缘材料的碎屑等 ，带入到母线木板绝缘材料附近，使得该处的A、B相间绝缘材料绝缘强度降低产生了爬电现 象，进而引发了A、B相间短路，造成了严重的变压器爆炸事故。
5.4 母线与线圈围屏间的一块绝缘纸板屏的绝缘被破坏

该绝缘纸板屏主要是由两块绝缘纸板中间夹几块薄铜皮构成，其与铜排母线的绝缘还 是通过变压器油及绝缘木块来保证的，由于受到与以上三条原因相同情况的影响，也可能导 致该绝缘纸板屏的绝缘强度降低，造成铜排A、B相间母线与其发生绝缘瞬间闪落、击穿现象 ，引起母线铜排沿木板材料表面发生爬电从而引起A、B相相间短路，导致变压器内部爆炸的 发生。
5.5 母线处变压器油中产生气泡导致绝缘降低

在变压器热油的循环过程中，存在着各种热量和能量的交换，避免不了有气体溶解 在油中或随油运动，也就避免不了变压器油的绝缘受到影响，使变压器油的绝缘强度降低， 同上述几点原因一样，会引起A、B相间绝缘材料爬电，造成母线相间短路并发生变压器爆炸 事故。
6 制定和采取的技术防范措施综上所述，针对以上爆炸事故原因，在现 场经过认真逐条分析，研究并制定了以下技术防范措施，而且全部进行了组织实施：
6.1 制定的技术防范措施
6.1.1 支持绝缘木块材料更换新备件并经烘干处理。
6.1.2 热变压器油循环冷却通道加装细孔状过滤网，并清理本体、油道、联通管及冷却器 各部。
6.1.3 取掉母线与线圈围屏之间的绝缘纸板屏。
6.1.4 更换合格的变压器储油柜胶囊以及本体全部耐油密封胶垫。
6.1.5 铜排母线及支持绝缘木块各处增加绝缘等。
6.1.6 加大真空滤油的压力和提高油温，使得变压器油中尽可能少的带有水分和溶解的气 体以及各种杂质。
6.2 采取和落实技术防范措施在征得上级与厂家的同意后，现场尽可能 的创造实施措施 的条件，厂家也尽量满足检修设备备件的技术要求，就地按照以上技术措施，进行了逐 条、逐项的严格的技术整改。
6.2.1 各部检查：首先检查并清理了变压器铁心、线圈、绝缘隔板、高低压引线、CT、支 持绝缘部分、本体底部、联通管及油通道、储油柜及胶囊等各部，清扫并重新包扎了高低压 线圈、引线接头、低压侧铜排母线等的绝缘。
6.2.2 整体回装：在检查、紧固并重新整理了变压器各个零部件之后，按工序及工艺要求 重新组装了变压器铁心、高低压线圈以及绝缘隔板屏,更换了部分损坏的零部件，且0.35mm 厚的硅钢片不应有卷边、裂纹、尖角毛刺出现，铁心夹件必须紧固并且绝缘良好；高低压线 圈间隙均匀，绝缘良好，绝缘隔板屏均匀固定，所有油道通畅；回装钟罩大盖后，用力矩扳 手将变压器本体大盖螺栓均匀紧固，耐油密封胶垫压缩量一般为原厚度的1/2，最大压缩量 不超过2/3；按检修工艺要求及标准回装所有零部件及附件,高压侧引线根部要用支持绝缘件 固定好，引线不得有打折和死弯现象，套管底座内的绝缘隔屏要放置中心并且间隙均匀，CT 绝缘良好、引出线与支柱连接好焊死等。
7 变压器注油及电气试验
7.1 变压器整体注油
7.1.1 抽真空条件：除储油柜外,变压器本体需要抽真空，真空度为98.42KPa或残压≤133. 33Pa,并保持12h，考虑到现场实际情况，应该至少保持24h以上，方可注油。
7.1.2 本体真空注油：本体一边从上部抽真空，一边从底部注入经过真空加热过滤的变压 器油，直到离本体内顶部200mm左右,以开始抽出油为准停止注油,然后继续抽真空要求4h 以上。
7.1.3 储油柜补油：本体注油完毕后改为从储油柜补油，储油柜中的油，经过瓦斯继电器 的连通管进入本体并排出气体，变压器本体、高低压套管、压力释放阀等部件需要反复不断 的排气。
7.2 变压器电气试验

补油完毕后，电压等级为220kV的变压器要求静置4 8h以上，方可 做线圈及套管的绝缘电阻、吸收比、直流电阻、交流耐压、泄露电流、介损、变比、组别、 局部放电、短路阻抗、变压器油酸值、气相色谱分析等试验，在全部检修工艺、试验合格的 情况下，方可投入试运工作。
8 总结体会

在此次变压器爆炸事故及现场检修中，我学习和掌握了很多 理论知识与现场 实际工作经验，包括变压器铁心、线圈、绝缘隔板屏及油通道等的检修、各种大修试验、变 压器油与支持绝缘木板的检查和使用、检修记录的整理等等，为以后的工作打下了坚实的基 础，不但提高了自己的思想认识，也丰富了我现场实际工作的经验，使自己成为一名掌握多 种技能的名副其实的变电检修工，为电力事业奉献自己微薄的力量。