避雷器引起的变压器损坏事故分析

有关避雷器引起的变压器损坏事故分析，详细介绍了石河子电网结构及运行方式，避雷器引起的变压器损坏事故的经过，以及相关的防范措施，一起来了解下。

避雷器引起的变压器损坏事故

由于受恶劣天气的影响，导致新疆石河子110 kV、35 kV系统不同程度的解网，电网负荷从322 MVA迅速降至270 MVA，红山嘴电厂13台机组甩负荷达60 MW，整个电网产生较大的波动。石河子电力调度所进行调整负荷时，又使35 kV系统局部产生谐振，谐振过电压导致石河子110 kV城东枢纽变电站35 kV 4＃出线（双电源线路）C 相避雷器炸裂，A、B两相绝缘击穿。避雷器安装在断路器与线路侧TA之间，从而导致35 kV短路，致使110 kV城东变电站40 MVA变压器中压侧。后备保护和重瓦斯保护同时动作，主变压器的内部绕组因通过较大的短路电流而严重变形，退出运行需返厂检修处理。

一、石河子电网结构

石河子电网是以110 kV电压等级为主网的供电网络，市区以110 kV城东变电站、城北变电站、城西变电站和城中变电站构成内环网供电系统；郊外以110 kV桃园变电站、新安变电站、下野地变电站、泉水地变电站构成外环网供电网络。电网中水、火、热三电并举，110 kV变电站（升压站）13座、35 kV变电站10座，其中110 kV城东变电站是石河子电网内外环网供电的枢纽、多电源连接的中心，同时又是和新疆玛纳斯火力发电厂110 kV双回路的连接点，发电装机总容量达350 MVA。

二、运行方式

110 kV城东变电站：110 kV玛东I、II线（电源），三东线（电源）、军东线、东北线（电源）、东泉线、东西线在运行中，1#主变压器在110 kV I段母线上、2#主变压器在110 kV II段母线上运行。2#主变压器110 kV中性点112D接地运行。

35 kV五东线（电源），东热I、II线（电源）及35 kVI、II段母线在运行状态 ，2＃变压器35kV侧中性点352XD 消弧线圈接地运行。

10 kV 14条出线分别在10 kV I、II、III、VI段母线上运行，均为无电源馈线。

三、事故经过

2005年8月22日22时40分左右，天空乌云密布，雷电交加，并伴有6～7级大风，23时04分 ，110 kV城东变电站后台发出事故音响， 110 kV三东线（电源线）零序II段保护动作，断路器跳闸，与此同时网内的另一条110 kV输电线路三紫线发生C相瞬间接地故障，保护装置动作，但断路器并未跳闸，红山嘴电厂二级水电站3＃、4＃机强励磁动作，有功输出瞬间降至零。三级水电站一条35 kV馈电线路，110 kV条馈电线路，10 kV 2条馈电线路相继跳闸，2＃、3＃发电机组灭磁断路器跳闸，三级站110 kV I段复合电压闭锁过电流保护动作，2＃主变压器差动保护动作、35 kV II段单相接地信号发出，110 kVII段零序过电流保护动作，110 kV三紫线、110 kV三东线相继跳闸，三级水电站1＃主变压器高压侧断路器跳闸，2＃主变压器高、中、低三侧断路器均跳闸，四级水电站 1＃、4＃机全部甩负荷。

23时06分110 kV城东变电站35 kV母线失压，1＃变压器重瓦斯保护动作、三侧断路器，1＃变压器中后备（复合电压闭锁过电流）保护动作，35 kV母联过电流保护动作跳闸，35 kV五东线（电源）距离Ⅲ段保护动作跳闸。

上述线路断路器在较短的时间内相继跳闸，使电网的稳定与平衡遭到严重的破坏，导致了局部谐振过电压和操作过电压的发生。

经检查110 kV城东变电站1＃主变压器中压侧线圈绝缘损坏，35 kV五东线避雷器一相炸裂，其余两相绝缘击穿，且五东线断路器柜内母线严重损坏，其穿墙套管击穿、断路器瓷质绝缘炸裂。

四、事故分析

8月22日恶劣气候导致110 kV、35 kV多条线路相继跳闸，电网的稳定性遭到严重的破坏、导致了35 kV系统局部谐振过电压和操作过电压的发生，(电工技术之家 www.gdzrlj.com)35 kV五东线金属氧化物避雷器一相炸裂、两相绝缘击穿。即TA采集不到避雷器两相绝缘击穿造成的短路电流，线路断路器不能跳闸，此时相当于35 kV母线短路，由于短路点接近于主变压器35 kV侧出口处，且主变压器容量较大，内阻抗较小。

中压侧出口处的短路将产生较大的短路电流，由此而产生的热效应和机械的电动效应使主变压器内部的35 kV绕组严重发热、变形，直接导致绝缘击穿而无法使用。35 kV系统内部过电压引起避雷器动作后，造成工频续流不能及时有效地被截止，导致严重的近距离短路，从而使40 MVA三绕组变压器严重损坏。

避雷器的安装位置不正确，按设计规程要求，避雷器应安装在断路器线路侧，即TA的线路侧较为合理，而实际上由于该出线是电缆出线，线路侧安装避雷器受空间位置限制，不能将避雷器安装在断路器与TA之间。这就导致了系统过电压避雷器动作击穿，TA采集不到故障电流，线路断路器不能迅速有效地将短路故障点切除。

此时只有靠主变压器后备保护动作切除短路故障，相对延长了短路电流被切除的时间，大大恶化了主变压器的运行环境，是导致主变压器线圈损坏的又一重要原因。

金属氧化物避雷器在制造过程中存在缺陷，工作性能不稳定，系统过电压时，压敏电阻的阻抗迅速降低，该电阻经高电压和大电流后，压敏电阻在电流热效应的作用下，分子结构发生变化、体积膨胀，使其炸裂，原子核束缚电子的能力大为减弱，物理性能发生了不可逆转的改变，即在承受工频电压时，也不能有效地将其阻值恢复，从而造成永久性短路故障的发生，也是造成这一事故的重要原因之一。

网络中抵御自然破坏的能力太弱，线路廊道树木较多，得不到及时修剪或修剪困难，遇到刮风下雨的恶劣气候，电网都会遭受不同程度的冲击，是引发系统过电压事故的根本原因。

五、防范措施

从技术、人力、财力提高电网抵御外力破坏和抗风险的能力，排除一切困难及时清除线路廊道内，有碍线路安全运行的一切障碍，消除发生事故的一切隐患和根源。

对于小电流接地系统，要采取有效的技术措施，防止发生单相接地时造成谐振过电压而引起配电装置绝缘击穿，构成变压器出口近距离短路的恶性事故的发生。可采取的措施是：

在相应的电压互感器二次开口三角加装微电脑控制的电子消谐装置。在电压互感器一次中性点，对地加装小电阻或非线性消谐电阻。对电容电流超过规程标准，加装自动调谐消弧线圈。

通过有效的技术手段，可避免谐振过电压的发生。

调整避雷器的安装位置，将避雷器由断路器的上侧调整到断路器的下侧安装，若柜内位置狭小，安装困难，应想法扩大空间安装，同时必须在电缆引出线的杆塔处再补装一组避雷器，将过电压限制在室外和断路器可控制的范围内，这样既保证了配电装置的安全，同时，也避免了电缆引线免遭过电压而影响使用寿命。避雷器的安装位置若不进行调整和补装，同样的事故有可能重复发生。