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一起电力变压器雷电过电压事故分析

1事故经过

2003年8月22日，某变电所遭受雷暴袭击，12时43分该变电所66kV草通

东线发生a、b相接地故障，保护动作跳闸，重合成功;同时2号主变(铝绕组薄绝缘

变压器，型号为SFD一63000/220，双绕组结构，1976年出厂)轻、重瓦斯保护动作，

主变两侧开关跳闸;66kVn段母线三相避雷器动作[FZ一63，残压值244kV(峰值)]。

变电所系统简图如图1所示。

2现场检查试验情况

当天对2号主变进行检查，发现变压器压力释放阀、220kV中性点避雷器没

有动作，主变本体无喷、漏油现象，外部检查未见异常。

从22OkV故障录波图显示故障持续时间约280ms，故障电流方均根值A相593

名A，B相983.6A，C相416.4A。

气体继电器检测正常。绕组直流电阻测试无异常(见表1)。色谱试验表明变

压器内部发生过高能量放电(见表2)。

采用频率响应法和低电压短路阻抗法对高低压绕组测试表明，绕组不存在明

显变形。

为了确定变压器绕组绝缘是否损坏以及可能损坏的程度，进行了局部放电试验。

测试中对高低压绕组同时进行监测。首先测试高压C相、低压c相，在低压bc加压。

试验时发现在L3倍额定电压下，高低压局部视在放电量都很大，高压约为5000pC，

低压侧约为4000pC。由于放电波形不稳定，很难比对高低压绕组放电量变化情况。

测试高压A相、低压a相，在低压ca加压，施加电压约80%额定电压时，高低压绕

组放电量突然增大，放电量达数万pC。于是降低施加电压，通过比对高低压绕组放

电情况，认为很可能低压存在严重放电。随着时间的延长，放电趋于稳定，但高数值

放电仍然时常出现。测试高压B相、低压b相时，高低压绕组均没有出现大的放电量，

放电量为18OpC。重新测试高压C相、低压C相时，发现高低压绕组的放电量均已经

很小，约为200PC。而重新测试高压A相、低压a相时仍然有幅值很大的放电波形时

常出现。综合分析可以认定高压A相出现的大幅值的放电波形是低压a相传递过去的，

低压a相局部纵向绝缘存在严重的损坏情况。第一次测试高压C相出现的大幅值放电

波形实际也是从低压a相传递过去的。只不过随着加压时间的延长，损坏的匝间毛刺

变小，低压a相起始放电电压上升，使得重新测试C相时低压a相放电量大大降低(这

时低压a相施加的电压只有65%匝电压)。

局部放电试验后，进行了色谱试验(见表3)。由表3可见，CZH:数值有了较

大的增长，从侧面说明了局部放电试验时变压器内部发生严重放电。

3解体检查

从图2可以看到，低压a相绕组部分匝间绝缘烧损严重，上数第11、12层，

烧损处宽scm，匝间、股间均有烧损，股间有7一8股短路，烧蚀深度约smm。

从图3还可以看到另一处的烧损情况，低压a相上数第2层绝缘也已经烧损，且

附近有大量积碳。

4事故过程及原因分析

输电线路上出现的雷电过电压有两种形式，一种是感应雷过电压，另一种是

直击雷过电压。比较感应雷与直击雷的特点，从三相避雷器同时动作的特征看，此次

雷击更符合感应雷过电压的特点。

当雷电波人侵到避雷器后，阀式避雷器动作。加在变压器66kV侧上的电压

为避雷器残压。由于避雷器距离变压器有一段距离，因此变压器承受的最大冲击电压

实际上要大于避雷器残压值。理论分析与实测均表明，避雷器动作后施加在变压器上

的电压具有振荡的性质，其振荡轴为避雷器的残压。这是由于避雷器动作后产生的负

电压波在避雷器与变压器之间多次反射而引起的。这种波形与全波相差较大，对变压

器绝缘的作用与截波的作用较为接近。实测表明，在相同幅值情况下，截波作用时绕

组的最大电位梯度将比全波作用时为大。因此常以变压器绝缘承受截波的能力来说明

运行中该变压器承受雷电波的能力。当雷电波人侵变电所时，若变压器受到的最大冲

击电压值小于变压器本身的多次截波耐压值(见式1)，则变压器不会发生事故;反之，

则可能造成雷害事故。

变压器受到人侵波后，其内部将发生极其复杂的过渡过程。为便于定性分析，

将变压器单相绕组简化等值为纵向电容、对地电容与电感组成的等值网络，以直角波

人侵时的