张学刚，余漫
贵州黔西中水发电有限公司
摘 要：500kV启备变发生高压套管爆炸故障，通过电气试验、油色谱分析试验及解体检查，并结合该变压器的历史运行情况，详细分析了该变压器高压套管爆炸的原因，并根据该变压器高压侧套管的特殊结构，提出了防止类似故障再次发生的处理措施。
关键词：变压器；套管；引线；故障分析
1.设备概况
500kV变压器，型号SFFZ-63000/500，变压器本体为国产设备，500kV高压套管为进口GOE 1675-1300-2500-0.6型产品。该变压器于2017年3月生产完成，2017年10月投入运行。2020年1月7日，变压器在热备用状态下本体轻瓦斯报警，随后差流速断保护、本体重瓦斯、本体压力释放阀保护动作，高压C相套管爆炸跌落，变压器退出运行。
2.故障经过
2020年1月7日7时15分43秒，变压器本体轻瓦斯报警。7时21分06秒，差流速断保护、本体重瓦斯、本体压力释放阀保护动作，高压C相套管跌落，变压器退出运行。
故障发生以后，公司立即联系变压器本体厂家技术人员、套管厂家技术人员、电科院绝缘专业专家及试验人员，组织多方电气专家会诊，了解变压器故障信息、分析问题原因并采取防范措施。
3.检查情况及原因分析
3.1现场检查
2020年1月8日，我公司会同变压器厂家技术人员、套管厂家技术人员、电科院绝缘专业专家及试验人员等，进入故障变压器现场，对变压器进行了以下检查。
1）高压侧C相升高座手孔盖板紧固螺栓拉断，手孔盖板位于距离本体约50米的位置，手孔盖板变形。
.png)
2）高压C相套管爆炸掉落，外部瓷套破损，内部绝缘纸损坏；套管尾部有放电痕迹并高温烧熔；套管底座与导电杆脱离，底座有划痕；套管顶部安装螺孔内部的螺套外露。均压球掉落在升高座中，均压球安装支架变形，外部纸浆局部变黑；套管型号GOE 1675-1300-2500-0.6。
.png)
3）升高座内部有放电痕迹。放电点位于靠近本体的一侧。最上部放电点到升高座法兰约500mm，第一个放电点与第二个放电点距离约100mm，第二个放电点与第三个放电点距离约100mm，第三个放电点与第四个放电点距离约120mm。
.png)
4）高压C相引线的套管一端与套管底座连接，线圈一端从线圈出头处的线圈原线处断开。用于连接出线装置的等电位线拉断。
.png)
6）升高座上的套管安装法兰丝孔螺纹损坏。手孔法兰变形。
.png)
2020年1月10日，油罐、滤油机到达现场后，变压器放油。晚上19时进人对变压器进行内检。
7）高压C相出线装置与固定板脱落，出线装置外包的绝缘纸散落。
.png)
8）高压C相线圈出头根部受到引线拉拽，出头位置偏移，线饼有机械损伤。围屏破裂。
.png)
通过对变压器内部初步检查、套管检查，只发现变压器高压侧C相套管底部及变压器高压侧C相升高座有放电痕迹；高压线圈出头根部受到套管拉拽，出头位置出现偏移，围屏出现破裂，高压首头出线角环出现移位；出线角环局部有机械损伤，高压首头处线饼和围屏局部有炭黑痕迹；其他未见异常，根据厂内检查情况，还不能判断明确故障具体原因，需将将变压器返厂解体后才能分析出具体原因。
3.2返厂检查
2020年1月27日，变压器返厂后，对变压器器身脱油。1月31日器身出罐后，开始解体检查。除了上述的高压C相线圈中部出头处受机械力变形外，本体内其他均正常。2月13日，再次对高压C相套管、出线装置等进行检查。
1）高压C相线圈中部出头处受到出线装置的机械力，线饼变形。
.png)
3）撕开套管均压球外层纸浆后，在均压球折弯下沿发现一处放电点。
.png)
3.3放电点位置示意
检查时发现升高座内壁共有四处放电点，经测量最上部放电点到升高座法兰约500mm，第一个放电点与第二个放电点距离约100mm，第二个放电点与第三个放电点距离约100mm，第三个放电点与第四个放电点距离约120mm。加上CT升高座高度850 mm，四个放电点从升高座上安装套管的法兰（套管法兰）往下分别处于约1350 mm、1450 mm、1550 mm、1670 mm位置。套管与升高座内壁放电点相对位置示意图如下。
.png)
该变压器高压C相升高座有一定的倾斜角度。面向变压器高压侧，高压C相升高座向右侧倾斜25°，又向非本体侧倾斜12°。四个放电点位于升高座内壁靠近本体的一侧。面向高压侧时的放电点位置示意如下。
.png)
3.4总体分析
结合变压器故障经过、故障后的检查情况、变压器高压出线结构综合分析。
通过故障后在现场对变压器的检查，返厂后的检查，发现变压器本体不存在异常。此次变压器故障的放电点发生在高压C相升高座内部，因此，应将分析的重点放在高压C相升高座内部。
1）采用验证软件对高压均压球和升高座筒壁电场分析，分析后的电场云图如图所示。升高座筒壁附近油中最大场强值为5.548kV/mm，筒壁侧最小裕度1.04。
.png)
通过上述的验证看出，该变压器高压出线绝缘裕度足够，可完全满足变压器安全运行的要求。同时，该变压器高压出线结构为成熟的结构，已有数十台同样结构的变压器长期安全、可靠运行的成功经验。可完全排除高压出线结构原因导致的变压器故障。
2）检查时发现出线装置等电位线受力拉断，出线装置一端的等电位线接线端子变形。说明故障前出线装置的等电位线可靠连接。出线装置未出现悬浮的现象，不会导致升高座内部放电及油中产生气体。
3）在套管检查过程中发现套管底座和管内有油泥，分析认为套管拉杆系统出现异常，导致变压器油中产气，变压器轻瓦斯报警。随着时间的积累，升高座内的气体聚集，气体从套管尾端上行至其上部的升高座内壁，在套管尾端带电体与升高座之间形成放电通道，最终导致套管尾端与升高座之间贯穿性放电。
放电导致升高座内气体剧增，变压器内部压力增大，内部压力使套管和手孔盖板顶出。在套管向外运动的过程中，将套管电流互感器刮伤，高压引线将线圈出头拽拉变形，绝缘损伤，出线装置脱落。变压器差流速断保护、重瓦斯、压力释放阀保护动作，变压器退出运行。
4.处理措施
根据变压器的检查情况和对故障的原因分析，制定了该变压器的处理方案。
1）对A、B相高压套管拉杆系统进行改造，更换C相套管且对高压套管拉杆系统进行改造。
2）更换C相高压出线装置。
3）更换C相高压线圈，更换C相高压线圈和调压线圈之间的绝缘纸板和撑条。
4）更换C相高压CT及绝缘件。
5）修复高压C相升高座。
6）更换损坏的绝缘件。
5．结束语
此次故障提醒我们，变压器高压套管是变压器的重要组成部分，套管内部拉杆系统结构对变压器的安全稳定运行有着至关重要的作用。因此对变压器高压套管的选型和安装一定要高度重视，设备选型时必须选择满足行业标准和相关反事故措施要求的产品，在进行变压器高压套管吊装时，一定要严格按照变压器施工工艺进行操作。只有在套管设备选型、安装工艺、试验验收等重要环节上把好关，才能保证高压变压器的安全可靠运行。
参考文献：
[1]《电力变压器运行规程》；DLT 572 2010
[2]《电气装置安装工程 电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》GB 50148-2010；
[3]《电力变压器(电抗器)用高压套管选用导则》DLT 1539-2016。