某500kV变电站35kV站用变压器爆炸事故分析与反思

刘云斌

(华电忻州广宇煤电有限公司，忻州 034000)

由于干式变压器具有非常好的防火性能、免维护、无污染、抗短路能力强、耐热能力强以及安装方便等一系列优点，在发电厂、变电站、干式变压器中得到了广泛的应用。因此，干式变压器从材料、设计、绝缘、检测、等各环节都在不断改进，推动了干式变压器质量的提高。但是，干式变压器在实际的运行中也暴露了不少问题，因此，在运行维护以及交接试验过程中，还需深入思考，不断提出改进措施，使国内的干式变压器在制造质量、运行维护上上升到一个新台阶。本文对一起35kV干式变压器爆炸事故进行了分析，提出预防故障发生的有效措施。

1 事故经过

某500kV变电站选用型号为SCZ20-64035国产干式变压器，安装在站用变室内，该站的35kV系统是不接地系统。该变压器在投运前，所有的交接试验项目全部合格。运行单位严格按国内相关交接试验标准验收合格后，将其投入运行。投运时，对该35kV干式变压器进行三次充电，约30min带上负荷60kW，进行检查未发现任何异常，该变压器的外观、声音、温度和电压、电流都在正常范围内。运行至4h后，该35kV干式变压器发生爆炸，站用变室火灾报警。

1.1 现场检查情况

事故后，35kV干式变压器B相本体炸裂，分接开关导线炸断，站用变门窗炸飞，35kV电缆从支架摔落地面。仔细查看现场，可以看到该干式变压器B相本体绕黑，其下部绕组由中间向两边炸裂，B相与分接开关连接的本体端子排脱落，靠近该变压器本体的端子排有多条深沟[1]。B相有载分接开关运行档位触头全部烧熔。A、B相分接开关的环氧板上有明显的电弧灼伤痕迹。

此次爆炸对系统造成很大影响，500kV主变冷却器电源消失，该变电站直流系统电源充电装置的主电源丧失，500kV主变高压侧电压回路感应出很大的零序电压，二次峰值+26V、-27V，严重影响其阻抗保护的动作（由于该35kV干式变压器的一次电缆与另外一台500kV主变的二次电缆同沟布置所致）。

1.2 保护动作情况

故障滤波器显示：故障电流有效值超过21000A，峰值超过34600A，站用变保护I段9ms后动作，50ms出口跳闸，90ms故障切除，该系统35kV电压恢复正常。故障滤波器显示：干式变压器B相电压迅速下降，首先偏离正弦波形特征，6ms后，C相电压迅速下降，再过6ms后，A相电压下降，这是三相短路特征，三相电流增大，最大峰值34600A，三相有效值都超过21000A，约80ms后该变压器过流保护动作，故障切除。

2 爆炸原因分析

由于该500kV变电站土建工程进度滞后，该干式变压器带铝合金包装箱现场室外放置了四个月，其包装箱防水等级是IP30，开箱时，发现该干式变压器的有些螺丝与构件受潮锈浊，运营单位经过烘干处理后安装在专用占用变室内[2]，安装后进行的交接试验项目(绕组直流电阻、绝缘电阻及吸收比、电压比测量及接线组别、有载调压装置切换试验)，以及交流耐压试验（在高压低及地施加电压56kV，试验频率260.8Hz,试验时间1min），得到的所有交接试验全部合格。

从故障经过、现场勘查和保护动作过程判断，此35kV干式变压器爆炸是由于B相绕组引出线分接头位置有小缺陷，而且怀疑此处局部绝缘受潮，带负荷后发热，慢慢的热累积导致绝缘击穿，发生匝间短路，向地电位底部发展，造成B相本体炸裂，分接开关导线炸断，电弧和爆炸的碎片碰触C相，而后BC相短路，由于空间较小，电弧蔓延，最终造成三相短路。B相与分接开关连接的本体端子排脱落，靠近该变压器本体的端子排有多条深沟，说明此处有很大电弧电流流过，此部位是干式变压器磁场分布最复杂，故障率最高的部位，也是此次爆炸事故的起始点。干式变压器从绕组中焊接分接出线，焊口的质量是关键，如果稍微焊接不好，带负荷运行后发热，很容易导致故障发生，还有此位置结构复杂，环氧树脂浇筑过程中容易在此处形成小气泡，运行中这些小气泡会发生局部放电，如果此位置局部受潮，绝缘下降，局部放电会慢慢扩大，最终形成贯穿性故障[3-4]。

此次35kV干式变压器爆炸的主要原因：该变压器在绕组中焊接分接头时，焊接质量不好，存在缺陷；该变压器投运前室外放置4个月，造成分接头附近绝缘介质内部局部受潮。

3 故障论证与反思

这次35kV干式变压器爆炸事故有以下三方面值得大家思考：故障发生在该干式变压器绝缘最脆弱部位；投运前有受潮迹象；运行中热效应累加造成事故。这三点没有引起相关方的重视，值得我们反思。

1.交接试验项目-衡量干式变压器的焊接质量缺陷的是测量绕组直流电阻，（相间差要求≤4%，线间差≤2%），但是对这类小容量变压器，小部位的焊接质量问题难以发现，再由于导线材质的差别，无法提高要求，所以通过测量干式变压器的绕组直流电阻试验，无法准确检测到焊口小缺陷[5]。

2.交接试验项目-检测绝缘介质缺陷的有绝缘电阻、吸收比、1min交流耐压及三次运行电压冲击试验，这类试验只能发现严重的缺陷，小缺陷无法被发现，现场进行的交流耐压无法发现小气泡和局部小范围受潮缺陷。

局部放电试验能有效发现干式变压器的绝缘局部缺陷，但由于该试验在现场进行有难度，现场运营单位交接时忽略了这项试验，对有受潮怀疑的干式变压器或在系统比较重要位置的35kV干式变压器增加局部放电试验[6]。最后，由于该35kV干式变压器的一次电缆与另外一台500kV主变的二次电缆同沟布置，500kV主变高压侧回路感应出很大的零序电压，严重影响其阻抗保护的动作，所以一次电缆与重要的保护二次电缆并行同沟铺设是非常不合理的[7]。

4 结论

通过以上分析得出：此35kV干式变压器爆炸是由于B相绕组引出线分接头位置有小缺陷，而且怀疑此处局部绝缘受潮，带负荷后发热，慢慢的热累积导致绝缘击穿引发的故障。为防止这类变压器再发生此类故障，制定以下措施：1.把温升试验作为出厂试验；2.对有受潮怀疑的干式变压器或在系统比较重要位置的35kV干式变压器应增加局部放电试验；3.应避免一次电缆与重要的保护二次电缆并行同沟铺设[8]。