1、故障發現的經過

2016年12月19日，西南某電廠按檢修計劃完成了#4主變年度檢修和預防性試驗后，向調度申請將#4主變恢復送電， 5021和5022斷路器已轉為熱備用。

15:08 56 99 運行值班人員在中控室操作合閘5021斷路器時，主變保護動作，保護動作情況如下：

15:08 57 542 4號主變保護A屏差動動作跳閘

15:08 57 542 4號主變保護B屏差動動作跳閘

15:08 57 572 5021斷路器保護動作跳閘

15:08 57 718 4號主變保護C屏重瓦斯動作跳閘

設備現場人員發現在5021斷路器合閘瞬間，#4主變大量噴油，立即將情況匯報給當班值長。當班值長下令停止一切操作，立即將事故情況匯報給當值調度人員。

事件發生時，變壓器上部和底部均出現噴油情況。

2.故障原因分析

2.1 變壓器檢查結果及色譜

檢查結果：

1）高壓線圈最下部8餅導線匝絕緣破壞擊穿變形，高壓線圈其他部位表面熏黑，線圈內部在800mm高處沿撐條爬電對地(中性點)擊穿。

2）低壓線圈除部分熏黑外，正常。

3）油箱變形。

絕緣油色譜在線監測數據

根據三比值法代碼判斷，其比值編碼組合102，故障類型判斷屬于電弧放電。2.2可能的短路故障類型分析

從上述分析得知，本次短路故障為高壓A相內部故障，此時運行時的空載和負載電流可以忽略，提取高壓的接線，對可能的短路故障類型進行分析。

本臺變壓器高壓繞組為首端中部出線，上下并聯結構，短路故障可能出現在上部或下部（上下部同時出現的概率很小），為方便說明，以下部故障為例進行說明，下部故障可能出現三種故障類型，正常運行與故障示意圖分別如下圖2~圖4所示。

考慮形成短路故障前可能出現繞組對地擊穿、餅間或匝間擊穿等故障，短路過程中同時伴隨著短路電流的力學振動沖擊與熱效應可能引起機械與電氣降低等問題，本節分析有如下幾點簡化：

（1）以下部短路故障分析為例進行分析，實際故障可能為下述三種故障的3倍，即有6種以上可能的短路故障；

（2）分析短路故障電流時未考慮力場、熱場、電場的綜合作用；

（3）高壓電源按額定電壓計算，暫不考慮短路接觸電阻。

圖2 正常運行下高壓繞組接線圖 圖3某線餅對對擊穿短路示意圖

圖4餅間或匝間擊穿短路示意圖   圖5餅間或匝間擊穿短路并形成接地示意圖

返廠解體檢查發現，高壓繞組無明顯對地擊穿放電點，判斷上述分析中如圖5所示的故障類型可能性最大。

結合解體現象，采用衡變專業的變壓器短路阻抗與短路電流仿真計算軟件進行仿真分析，假設圖5所示的短路點出現在從下部開始的8段至首端位置，短路環的高度每增加100mm進行仿真分析，提取高壓短路電流有效值與錄波電流對如下：

圖6不同短路環位置對應短路電流對比

考慮短路工況下存在一定的接觸電阻，只要短路電流仿真結果大于錄波電流值就有可能是本次短路故障發生的實際情況，所以判斷現場出現了類似于圖5所示的短路故障，形成擊穿短路，短路點距離高壓首端出線不大于300mm的位置，與實際解體現象一致。

2.3故障原因分析

1)變壓器若本身內部存在缺陷均有產生-發展-擴大一系列過程，運行中各項指標參數異常情況可由在線監測裝置得到實時監控，變壓器正常檢修前運行正常，所有日常化驗項目、在線監測、變壓器油均正常，可基本排除變壓器存在明顯缺陷可能。

2)變壓器檢修投運前各項指標一切正常，進一步證明變壓器不存在明顯缺陷。

3)變壓器投切過程中，根據波形圖可看出合閘勵磁涌流數據為設計抗短路電流的35%，電動力與電流平方成正比關系，涌流電動力為短路電動力的12.3%，多次合閘累積機械作用可以忽略。

4)變壓器鐵心材料磁特性具有非線性、飽和性的特點，因此勵磁阻抗受變壓器鐵心工作點的變化呈現非線性，通過勵磁支路的電流大都具有豐富的諧波含量。而變壓器發生匝間短路或餅間短路時，其阻抗為漏電抗，是一線性元件，通過漏電抗支路的電流主要為基波電流。從錄波數據來看，4號主變合閘后40ms內，A相主變電流波形呈半波偏置，具有明顯的偶諧特征，是一典型的勵磁涌流波形，并不符合短路電流特征，因此在40ms以前并不存在匝間或餅間短路,排除事故是線圈下部匝間40ms以前短路引起可能。

#4主變A相電流波形

5)變壓器正常常規預防性試驗后復電過程中，在變壓器內外部無異常情況下，僅60ms高壓A相故障產生，無明顯故障產生-發展-擴大過程，經吊芯事故解體檢查發現故障位于高壓線圈下半支路500kV首端1至12餅及尾端1至8餅之間，高壓線圈下半支路內側發現較大面積放電燒蝕痕跡，尾端線餅有變形，低壓線圈及鐵芯無異常，未發現繞組對鐵芯放電痕跡。

6) )此次事故原因分析為：高壓線圈絕緣薄弱點在投產沖擊試驗及運行期復電過程中，多次合閘沖擊的累積作用下逐漸劣化，停運復電時沖擊合閘過程中出現擊穿放電，且故障點瞬間迅速擴大。

7)在投切過程中出現超過變壓器絕緣承受能力的VFTO可能性較小。

8)該產品為衡變公司成熟設計，此故障屬于偶發性故障。

9)故障發展情況見下圖：