弧光過電壓引發的變壓器短路分析

1 前言

某110kV 變電站1 號主變SFSZ8-25000/110由于事故造成了變壓器的損壞。公司將變壓器返回制造廠并組成事故聯合調查小組，分析了事故原因，并制定了搶修方案。

2 事故經過

事故當天天氣晴朗， 氣溫高達39℃。13 時26分，運行人員突然聽到爆炸聲，1 號主變內部聲響異常，隨后1 號主變重瓦斯和差動保護動作，斷開主變三側斷路器，變壓器退出運行。

3 變壓器損壞情況

(1)繞組。低壓繞組a 相、b 相上部3 餅～4 餅匝間短路燒損，并向上拱起，上部端絕緣損壞。

(2)鐵心。對應低壓繞組a 相和b 相損壞處心柱邊緣燒壞。上夾件a 相有兩個壓釘肢板從焊縫處脫落，c 相也有一個壓釘肢板脫落。

(3)器身絕緣。a 相端部50mm 厚層壓木板折斷， 并且有兩個Φ42 壓釘連同Φ55 壓釘碗穿透，b相也有一個壓釘將壓釘肢板穿透。a 相和b 相低壓繞組內紙筒也有局部損壞。

4 事故分析

由變壓器損壞情況，經直觀分析，認為該變壓器

在事故中受到了過電壓和短路沖擊。

4.1 過電壓沖擊

該變壓器低壓繞組為連續式，如圖1 所示。連續式繞組在入波時，前幾個線段的段間電位差較高，尤其是K 處的軸向和徑向的合成電場很強，在發生過電壓時極易被擊穿。從低壓繞組a 相、b 相3 餅～4 餅匝間短路燒損及鐵心柱邊緣燒壞的情況可說明，低壓繞組a 相和b 相承受過電壓沖擊對鐵心擊穿，而且形成匝間擊穿短路。

4.2 短路沖擊

圖1 連續式繞組線段示意圖

變壓器在短路時將產生很大的軸向力和徑向力。徑向力Fd使外部繞組受到向外的張力，內部繞組受到向內的壓力(如圖2a 所示)。軸向力又可分為軸向內力和軸向外力，軸向內力Fq1使繞組壓緊(如圖2b 所示)， 軸向外力Fq2則是由于內外繞組安匝不平衡引起的，它使內、外繞組產生相對位移，增大不對稱性(如圖2c 所示)。該變壓器夾件上的壓釘肢板脫落、層壓木板折斷及壓釘穿透壓板，說明在軸向上產生了很大的電動力; 而a 相和b 相低壓內紙筒折斷，則是低壓繞組受到向內的壓力所致。這些現象說明，變壓器受到了短路電流的沖擊。由于a 相和b相低壓繞組在過電壓下對鐵心擊穿， 造成變壓器短路。