一起雷电侵入波导致变压器中性点套管击穿的故障分析及对策

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1、一起雷电侵入波导致变压器中性点套管击穿的故障分析及对策（国网恩施供电公司黄延成创新工作室湖北省恩施市445000）摘要：阐述了一起雷电引发110kV变压器屮性点套管被击穿的事故情况，结合事故现场的故障泶波图、保护动作、雷击定位系统、现场诊断性试验数据，分析丫雷击形式和变压器屮性点套管击穿的原因及影响因数，对该种故障进行了定性分析并制定丫防范措施。关键词：雷电侵入波；变压器屮性点；套管击穿一、前言2016年4月5口某地区遭受强雷暴天气，某llOkV变电站桥#2主变本体轻瓦斯保护报警，运维人员在对桥#2主变本体进行检查时发现屮压侧屮性点套管被击穿，击穿处大

2、量喷油。为避免事故扩人，运维人员及时转移负荷并对该变压器进行丫停电处理。为避免今后同类事故的再次发生，对于该起事故我们进行了分析和总结。二、事故现场调查事故发生前桥变运行方式：桥#2主变高压侧接桥110kV#2母线运行，屮压侧桥36开关接桥35kV#4母线运行，低压侧接桥10kV#6母线运行，10kV#6、#7母线分段开关在合位。桥#2主变为衡阳变压器厂1997年4月产SFZ8-20000/110型。接线方式为YNynOdll,高压侧有载调压方式，屮性点经放电间隙接地。屮压侧无载调压方式，屮性点经纯瓷套管引出悬空。低压侧额定电压10.5kV，无分接。现

3、场进行检查发现：2.1、桥#2主变35kV侧屮性点套管底部金属法兰处被击穿，屮性点引线被电弧灼烧熔断2/3,绝缘破坏，有铜渣散落在内部夹件上。2.2、根据雷击定位系统查询到35kV侧线路雷击现象严重，35kV桥佳线、桥峰线多次遭受雷击。2.3、桥#2主变35kV侧避雷器和桥#4母线避雷器均有动作记录。且动作次数一致。2.4、现场对桥#2主变进行了诊断性试验，数据显示变压器内部绕组疑奋变形现象，汕气化学分析显示变压器内部有电弧放电。三、故障原因分析2016年4月5日10吋左右，鹤峰境内遭遇雷暴雨恶劣天气，此吋桥#2主变中压侧接桥#4母线，母线接有桥峰线、

4、桥城线、桥容线、桥佳线四条线路，其中桥佳线和桥峰线为运行状态，其余冷备用状态。通过湖北电网雷电检测系统查询，发现桥佳线、桥锋线在此吋段该线路多次遭受雷击，且该线路上无避雷器。2016年4月5日10:51:05，三相雷电波沿35kV线路入侵至变电站，导致桥#4母线避雷器和桥#2主变中压侧三相避雷器均动作，动作次数均为A相3次/B相2次/C相1次。桥#2主变35kV侧避雷器和桥#4母线避雷器型号为HY5WZ-51/134,复合绝缘性无间隙避雷器，额定电压51kV，在标称5kA电流下残压值为134kV。雷电波沿35kV线路入侵变电站后经避雷器泄压，但仍有13

5、4RV的残压冲击进入变压器内部。根据武汉大学沅江军教授关于雷电冲击波的研究结论：由于雷电波沿线路传入变电站或直接击中变电站内造成变压器中性点电位升高，变压器中性点上出现的最人雷击过电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器特性，一般雷击过电压计算公式为：其中，n—侵入雷电波相数r一变压器振荡衰减系数，对于纠结式绕组取0.5，连续式绕组取0.8一变压器入口处避雷器上的残压根据上式，当三相雷电波入侵吋，中性点所承受的电压最高，按此计算，此吋桥#2主变中压侧中性点上承受的电压Um理论值为241kVo桥#2主变35kV侧绕组接线方式为ynO型，中性点引线经

6、纯瓷套管引出后悬空，其绝缘水平为LI200AC85,即能承受雷电冲击电压为200kV,工频电压85kV。该变压器运行己有20年，考虑绝缘老化，绝缘耐压值取一定系数，按高压绝缘理论的经验值，雷电冲击裕度系数为0.6,工频耐压系数为0.85。即桥#2主变中性点绝缘耐压水平参考值为：lmin工频耐压85×0.85=72kV雷电冲击耐压200×0.6=120kV由此可见，当10:51:06三相雷电波沿线路入侵吋，桥#2主变中压侧中性点承受雷电冲击电压理论计算值为241kV,其雷电冲击耐压水平理想值为200kV,实际计算值为120kVo雷

7、电波电压远远大于桥#2主变中压侧中性点绝缘水平。导致桥#2主变35kV侧中性点引线对纯瓷套管法兰接地处放电，纯瓷套管金属法兰处被击穿，此时变压器汕因电弧放电分解，分解气体经汕循环于瓦斯继电器处堆积，2分钟后10:53:06主变轻瓦斯保护报警。综合以上分析，事故经过为4月5日10:51:06线路最后一次监测到雷电活动后，三相雷电波入侵，经检查35kV线路上未安装避雷器，雷电波直接经线路进入变电站，（由于雷电波为微秒级别，故障录波系统灵敏度为毫秒级别，所以故障录波系统无法记录雷电侵入波）引起桥#4母线避雷器和桥#2主变中压侧避雷器同吋动作，雷电波经避雷器动

8、作泄压后，A/B/C每相仍奋134kV的残压进入变压器内部，在中性点经累积后雷电侵入波过电压可