事故分析：专业团队检查诊断现场故障

故障发生后，继保、检修、高试、化学等相关专业人员赶往事故现场，进行检查及诊断试验。

1.6.2.1　保护动作情况

事故录波图显示，2020年8月22日20时10分35秒822毫秒，该变电站35kV的322线路发生B相接地故障；310ms后，B相故障发展为三相故障（录波文件显示故障电流约3800A），线路保护装置启动，但322断路器未跳开；2s483ms后低电压Ⅰ、Ⅱ段动作，322断路器跳开。

20时10分36秒145毫秒，2号主变差动保护启动，437ms后比率差动动作，跳开152断路器、110kV分段130断路器、35kV302断路器与10kV902断路器。844ms后2号主变本体重瓦斯动作；4s925ms后，2号主变本体轻瓦斯发信。

1.6.2.2　主变设备检查

现场检查主变外观无异常，本体瓦斯继电器内部有少量气体，主变各处均无放电及渗漏油痕迹，且油位正常。

1.6.2.3　油化试验

故障发生后，分别于8月22日和23日对主变中部及底部取样口取样，油化分析油中溶解气体浓度如表1-23所示。故障特征气体经过24小时扩散，23日油样特征气体含量明显比22日高，三比值编码为102，为电弧放电故障特征，即线圈匝间、层间短路、相间闪络、分接头引线间油隙闪络、引线对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环路电流引起电弧、引线对其他接地体放电等。同时，表1-23中数据还显示两次取样试验结果均发现主变底部油样特征气体含量远大于中部，由于故障特征气体在绝缘油中存在扩散现象，气体总是从高浓度部位向低浓度部位扩散，且离故障点越近特征气体浓度越高，因此初步推断该主变内部发生过放电，且放电位置靠近变压器底部。

表1-23　该主变油化试验数据　单位：μL/L

续表

1.6.2.4　高压电气试验

1．低电压短路阻抗测试

低电压短路阻抗试验C相高压绕组在1挡、9b挡、17挡均无法通流（即C相电流为0A），且电压约为A、B两相的倍，说明C相高压绕组已呈高阻或断线状态。各挡位与C相高压绕组相关的短路阻抗数据异常，高压对低压、高压对中压短路阻抗值已达数千欧，远超试验值，如表1-24所示；中压对低压短路阻抗最大相对互差为中压（1挡）3.71%、中压（3挡）2.5%、中压（5挡）3.4%，超过规程要求的“容量100MV·A及以下且电压等级220kV以下的变压器三相之间的最大相对互差不应大于2.5%”，但是与历史值相比（2015年1月5日预试时，高压对低压初值差4.1%，中压（3挡）对低压相间互差3.3%），本次中压对低压短路阻抗的最大相对互差与历史值基本一致，各相短路阻抗值也无明显变化。

同时，为验证C相高压绕组为彻底断线还是呈高阻状态，在现场逐渐提高试验电压，当试验电压升至700V左右时，电流表指针左右剧烈摇摆，数据浮动大，说明C相绕组上的高阻态结构在较高电压作用下，高阻部位被间隙性电击穿，导致电压指针左右摇摆；另外，在高压试验大厅对一实训用110kV变压器（无缺陷）开展模拟高阻试验，即在实训主变高压侧C相绕组上串接1kΩ～1MΩ的电阻，之后开展低电压短路阻抗试验，测试结果与上述故障变压器一致，C相高压绕组在低电压下无法通流，且C相电压约为A、B两相的倍。因此，可初步推断主变高压C相绕组中某一部位存在高阻态结构。另外，高压侧1挡、9b挡、17挡均出现无法通流，C相电压异常现象，说明该高阻态位于高压侧C相主绕组上。

表1-24　主变低电压短路阻抗试验数据

2．频率响应测试

如图1-26所示为高压绕组的频率响应曲线，从图中可知高压绕组低频段与C相有关的相关系数均接近极限值0.6，如表1-25所示，属严重变形，说明绕组的电感改变，即线圈可能存在匝间或饼间短路故障，结合短路阻抗试验，再次验证了高压C相绕组存在高阻部位。如图1-27所示为中压绕组的频率响应曲线，其低频段相关系数为2.0＞RLF≥1.0，中频段相关系数位于0.6≤RMF＜1.0区间（见表1-26），属于轻度变形。低压绕组频率响应曲线三相基本一致，且与原始记录也无明显差异，即绕组频响曲线的各个波峰、波谷点所对应的幅值及频率基本一致，低压侧绕组没有变形。

图1-26　高压绕组频域响应曲线（1挡）

表1-25　高压绕组频率响应相关系数(www.xing528.com)

图1-27　中压绕组频域响应曲线（5挡）

表1-26　中压绕组频率响应相关系数

3．空载试验

表1-27所示为空载试验数据，从高压绕组加20kV空载试验电压时，两个边相AB和BC铁心空载电流和空载损耗差异均不超过10%；从中压侧加4.5kV时，空载试验不合格，两个边相AmBm和BmCm空载电流差异超过10%；但当中压侧加12.5kV空载试验电压时，空载试验数据合格，两个边相AmBm和BmCm空载电流差异不超过10%。造成这个现象的原因主要有以下几个：

①在低电压短路阻抗试验时已经提到，虽然高压C相绕组存在高阻态结构，但当试验电压升高时，高阻态将被逐渐电击穿，因此高压侧加20kV空载试验电压时，高阻态被导通，空载试验数据合格。

②中压侧绕组在低电压（4.5kV）时空载试验不合格，但在提高试验电压（约12.5kV）后，空载数据合格，同样说明低电压下的不稳定高阻态随着电压升高逐步形成放电通道而呈现导通状态，电流大小亦由不稳定变为稳定状态。

③高试验电压下空载试验数据合格，说明铁心没有局部短路或多点接地故障（铁心绝缘电阻测试显示其绝缘电阻为3000MΩ）。

表1-27　空载试验数据

4．变比测试

对该主变开展高压对中压、高压对低压变比测试，在所有挡位均无法测出结果，而中压对低压数据合格，间接说明高压侧主绕组区段存在缺陷。

5．直流电阻测试

绕组直流电阻测试发现主变中、低压侧绕组直阻数据正常，如表1-28所示。但是高压侧CO绕组在各个挡位均无法通流，无法测出其直流电阻值，改用万用表测试CO绕组直阻为12.85kΩ。再将CO绕组升高电压至约700V，当CO相电流指针偏转剧烈后逐渐降压至0，再用万用表测试CO电阻，其数据明显降低（在0.4～300Ω范围内），但一段时间后CO绕组电阻又恢复至10kΩ以上（万用表测试）。由于各个挡位的现象一致，说明CO相高阻故障位于主绕组上，同时，鉴于油化试验中变压器底部油中故障特征气体浓度明显比中部油中浓度高，因此推测故障点位于C相主绕组上，并靠近箱体底部，如图1-28所示。

表1-28　直流电阻试验数据

图1-28　高压C相绕组故障部位

6．绝缘试验

对故障主变开展主变连同套管的电容量和介质损耗试验，无异常；测试绕组绝缘及铁心绝缘，与历史值无明显差异，说明铁芯及绕组未故障接地，佐证了空载试验结论。