【技术交流】一起主变压器差动保护动作后的分析（图）

通过一起35kV变电站因短路故障造成主变压器差动保护动作的实例，描述了保护模块显示情况、故障点的详细故障情况等事故发现的全部过程，并根据变压器的试验结果和检修中发现的问题，分析出了变压器差动保护动作的原因及反事故措施，为以后变电站内不再发生类似的事故提供一定的借鉴作用。

变压器的主保护是差动保护和瓦斯保护，其中瓦斯保护是非电量保护，差动保护是电量保护。差动保护是按照循环电流原理设计的，其保护范围是主变压器各侧电流互感器之间的一次电气部分，即主变压器引出线及变压器绕组发生的多相短路、严重的单相匝间短路、在大电流接地系统中绕组及引出线上的接地故障。其优点是能够迅速有选择地切除保护范围内的故障，接线正确调试得当后不发生误动。

某35kV变电站是该乡镇的枢纽变电站之一，35kV系统采用单电源供电方式，该站拥有SZ7-6300/35型1号主变压器和SZ9-6300/35型2号主变压器各一台，都是油浸自冷的冷却方式，10kV系统采用单母线分段接线方式，正常运行方式是两台主变压器分列运行，10kV母联（分段）00断路器在断开位置，如图1所示。

图1某35kV变电站一次系统运行图

1、事故发生的过程

2014年12月31日09时30分，山东中北部地区的气温为零下5摄氏度，天气晴，风力4~5级，监控人员发现一个35kV变电站1号主变压器差动保护动作，通过视频监控图像发现该站1号主变压器高压侧绝缘套管与铝排连接处有冒烟、冒火现象，便立即通知变电运维人员，尽快到站处理。

一般情况下，引起变压器差动保护动作的原因有：

1）变压器及其套管引出线、各侧差动电流互感器以内的一次设备故障。

2）保护二次回路问题引起保护误动作。

3）差动电流互感器二次开路或短路。

4）变压器内部故障。

一般变压器差动保护动作后应按下列步骤进行检查：

1)变压器本体套管有无损伤、放电现象和放电痕迹，变压器外部有无因故障引起的异常现象。

2)变压器各侧断路器是否全部掉闸。

3)差动保护范围内的所有一次设备、瓷质部分是否有损伤、放电现象和放电痕迹，是否有短路现象，有无异物落在设备上或地面上，有无因设备短路烧灼的异物。

4)检查故障录波器打印的报告综合判断。

5)如果因继电器或二次回路故障、直流两点接地造成的误动，应将差动保护退出运行后，将变压器送电。

操作人员接到通知后，立即赶往该变电站检查，到站后发现1号主变压器上部已经无任何冒烟、着火、喷油、漏油的现象。1号主变压器的高压侧套管处有严重的烧伤痕迹，并有对地放电的迹象，同时A、B两相的高压套管与铝排硬母线和连接线夹处严重烧伤，C相高压套管与硬母线铝排连接处有不明显的烧伤痕迹，但高压套管处有明显的对地放电痕迹，1号主变压器故障现场图如图2所示。

图2  1号主变压器故障现场图

该站的1号主变压器主保护配置采用北京哈德威四方保护与控制设备有限公司的CST31A型系列数字式变压器保护，其液晶显示器内的所有动作报告如表1所示。

通过表1及现场的情况来看，该站主变压器三相都有差动速断动作，动作的二次电流值还很大。

变电运行操作人员根据调度命令，将1号主变压器由热备用转检修并做安全措施，许可变电站《事故应急抢修单》后，变电检修人员开始工作。当工作人员爬到变压器上盖时，首先对该变压器故障点进行了拍照处理，然后进行了详细的检查，检查中发现：

1）在变压器大盖上有些散落的柳树枝，检修人员检查该箱式变电站的北墙处确实有几棵柳树（从图2中也能够发现有部分柳树），可以证实这些树枝是冬季大风刮落的树枝。在这些树枝中有几段烧糊的、烧黑的，大部分是未烧毁的。没有发现故障点处有搭挂塑料大棚油纸或垃圾塑料纸（袋），更没有发现烧焦、烧糊塑料纸（袋）的痕迹。

2）变压器高压侧A、B两相高压套管对地略微有闪络放电痕迹。虽然该主变压器高、低压侧三相绝缘套管都涂有长效RTV防污闪涂料，但C相高压绝缘套管放电闪络迹象明显，低压侧A、B、C三相绝缘套管正常，无任何烧毁、放电闪络现象。

3）该变压器高压绝缘套管的引线连接线是硬母线铝排连接，上面套装了黄、绿、红三色的高压母排热缩管（硬母线保护套管），在A、B两相硬母线距离高压套管约50cm处的护套烧没了，只看到灰白色的严重氧化的铝母线排。C相绝缘套管上连接的硬母线上面套装的热缩管无烧毁现象，瓷群上只有散落的小黑斑点。

4）高、低绝缘套管的瓷群无裂纹、掉落、爆瓷现象，与高压硬母线连接正常，无炸断不连接现象。

2、变压器试验

检修人员将变压器高、低压瓷绝缘套管上的母线连接线拆除，对变压器进行常规性试验，变压器的试验检修图如图3所示。

1440727675407000324.jpg图3变压器试验检修图

试验的项目有：

1）变压器高、低压绕组的直流电阻。从检测结果来看，直流电阻数值在正常范围之内，证明各绕组内部接触良好，无接触不良的现象。

2）变压器绕组的绝缘电阻。从试验结果来看，绝缘电阻值符合要求，说明该变压器的绕组没有发生绝缘薄弱的地方。

3）变压器绕组连同套管的泄漏电流。在一定试验电压下，发生的泄漏数值与原始数据相比较，无明显变化，即小于或等于50µA。

4）变压器绕组连同套管的交流耐压试验。试验人员将该变压器加压至出厂耐压值的85%时，没有发生绝缘击穿现象，说明该变压器的绝缘良好。

5）绝缘油试验。油中气相色谱分析小于故障值，见表2。可见，该变压器油色谱分析指标正常，证明该变压器内部无潜伏性故障。

3、变压器差动保护动作原因分析

从该变电站事故的动作行为、故障现象、试验结果三方面来看，这次变压器故障跳闸是由其差动保护动作的原因所造成，而这次差动保护动作是由1号主变压器的高压绝缘套管与硬母线连接处短路所致，这次短路，从事故现场来看，重点在A、B两相，C相次之，尽管A、B相在短路之前是装有热缩管的，不会轻易造成母线短路事故，但这次短路事故还是发生了。

变压器故障时，正值冬季寒冷季节，且天气无雨雪，从故障点的检查来看，无电死的蛇、鸟之类的小动物，也无燃烧后的塑料薄膜，从变压器大盖上发现的几段燃烧后的树枝来看，可能是弧光短路时的烧焦所致。由于当时的图像监控系统没有这方面的图像追忆，因此综合来看，最可能的故障原因是断落的树枝搭到A、B两相的母排与绝缘瓷套管之间的凹陷处，长期受变压器的励磁振动，磨破母排上的绝缘热缩管后，造成35kV母排间短路事故。

4、变压器故障点检修

从这次事故发生的情况来看，在检修时要重点做好绝缘方面的检修，对于高、低压绝缘套管要清扫干净原来的RTV涂料，清除拉弧弧道，重新涂抹防污闪长效RTV涂料，涂抹要均匀，防止遗留。

在硬母线铝排上重新套装母线绝缘热缩管，母排与绝缘套管要用合格的铜铝过渡线夹可靠连接，连接面要磨平，无毛刺，涂抹上导电膏，适当加大接触部位的压力，减少接触电阻，做交流耐压试验，试验合格后，最后再用绝缘塑料带将铜铝线夹包好（如图4所示）。

检修完毕后，变电运维人员对1号主变压器一次性冲击送电成功，1号主变压器运行正常。

5、变压器故障后的几点思考

这次故障虽然发生在该变电站，但建议其他变电站吸取这次事故的教训，认真检查每一个变电站内有无类似的情况，做好防范措施，在以后的运行和检修工作中，建议切实做好以下几点：

1）加大设备的巡视检查力度，提前发现设备隐患，将事故消灭在萌芽之中。工作中要切实加强变电巡视人员的安全思想意识，制定详细的奖励和考核机制，提高巡视人员的巡视工作质量，可按照正常的巡视周期，采用人工巡视和电子图像监控相结合的方式进行巡视，进一步消除人工和电子巡视的盲区，彻底消除相互巡视不到位的情况。

2）近期在对所有变电站巡视时，要检查变电站周围有无高杆树木，距离变电站10m以内的树木要上报供电部门，采取有效措施，及时将违章树木清除掉。

3）将变压器高、低压侧的瓷质绝缘套管检查一遍，若发现无涂或漏涂以及失效的RTV长效防污涂料的情况，要及时补涂。将硬母线上的绝缘热缩管检查一遍，发现有龟裂、酥化的情况，要及时上报，及时安排进行重新套装。

4）切实做好冬季“四防”工作，重点做好防止小动物的措施，要检查变电站内是否有小动物经常出没的地方，发现一处处理一处，切实堵住小动物出没的通道。

本文从一个35kV变电站内1号主变压器差动保护动作的发现过程和试验结果，分析了差动保护的动作原因和检修的全部过程，制定了详细的防范措施。可为类似事故的处理和预防起到借鉴作用，从而进一步保证电力设备的安全稳定运行，保障电力系统的供电可靠性。

作者简介

隋新世，高级技师，主要从事变电运行与维护工作。

北极星智能电网在线官方微信