2.1.2 工藝要求上存在的不足

　　1)35kVAmBmCm三相繞組中部首端出線餅間油道絕緣墊塊存在嚴(yán)重工藝上的差異：a：Am相餅間油道墊塊放置5min×3，而Bm Cm兩相餅間油道墊塊放置10mm×3(據(jù)廠家設(shè)計(jì)人員介紹圖紙應(yīng)該是5mm為正確)這就使得設(shè)計(jì)電磁計(jì)算時(shí)安匝平衡產(chǎn)生了極大誤差，從而也增大了繞組在此區(qū)域的安匝不平衡度，造成故障時(shí)的電動力加大，這也是本次事故的主要原因。b：廠家生產(chǎn)人員為了滿足35kV繞組Am、Bm、Cm三相總體電抗高度相一致，由于首端墊塊之差，而在繞組其它餅間，增加(或減少)了餅間油道墊塊片數(shù)。

　　2)繞組"S"彎處的填充墊塊，本應(yīng)豎置擺放，這樣機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性較好，而實(shí)際上填充墊塊既有豎置擺放，也有水平擺放，而Bm、Cm相大部分散落墊塊都是水平擺放的填充墊塊。

　　3)BmCm兩相故障源點(diǎn)都是在繞組首端上、下包"S"彎處，共有6處，從此證明在對"S"彎工藝處理上還存在著絕緣薄弱和機(jī)械強(qiáng)度問題，以及制造加工上對換位組合導(dǎo)線的機(jī)械傷害問題。

　　綜上所述，在制造過程中存在這樣那樣一些問題為變壓器在電網(wǎng)上的安全運(yùn)行埋下了事故隱患。

　　2.2 紅旗路站地區(qū)電容電流測試情況

　　為進(jìn)一步分析過電壓原因，8月26日對紅旗路站35kV電容電流補(bǔ)償情況進(jìn)行實(shí)測分析。結(jié)果如下：

　　1號變單元，電容電流的計(jì)算值為138.7安培．消弧電抗器補(bǔ)償電流為147.7安培；電容電流實(shí)測值為110.2安培，過補(bǔ)償電流達(dá)到37.5安培，因此，過補(bǔ)償值太大，對電弧熄滅不利，容易產(chǎn)生過電壓。

　　2.3 縱絕緣損壞原因的綜合分析

　　2.3.1 變壓器過電壓導(dǎo)致內(nèi)部匝間或?qū)娱g首端絕緣薄弱點(diǎn)發(fā)生放電

　　由于線路產(chǎn)生的短路間歇放電和346-4刀閘相間及相間對地放電短路造成變壓器過電壓，導(dǎo)致內(nèi)部匝間或?qū)娱g首端絕緣薄弱點(diǎn)處發(fā)生放電。變壓器故障過電壓一般是由不對稱短路和間歇電流放電而引起的，為了更好分析在過渡期間變壓器內(nèi)部端電壓的變化，要從三種形式的過電壓波進(jìn)行分析，即：非周期波、周期波以及合成波。它們波的時(shí)間以微秒計(jì)算，波的幅值以干伏計(jì)算：

　　1)周期波：一般是由于操作原因引起的。

　　2)非周期全波：是由于大氣過電壓而產(chǎn)生的。

　　3)非周期截波：是在變壓器附近發(fā)生閃絡(luò)或間歇放電短路時(shí)便出現(xiàn)非周期截波；這種非周期截波的危險(xiǎn)性極大，這是因?yàn)樗姆党３３^變壓器額定相電壓的10-15倍，且有陡度很大的波頭，即電壓增長速度很快，在其他條件相同的情況下，波頭越陡，過電壓波的危險(xiǎn)性就越大，這是因?yàn)槎付却蟮牟ㄑ刈儔浩骼@組所產(chǎn)生的電壓梯度也越大的緣故。在這種情況下，非周期波過程被截?cái)嗖⑥D(zhuǎn)為逐漸衰減的振蕩波。此時(shí)變壓器絕緣除了承受快速增長的波頭電壓作用之外，還要承受在波截?cái)鄷r(shí)所出現(xiàn)的急劇電壓變化的作用。在這種外加電壓的作用下，變壓器產(chǎn)生復(fù)雜的電磁過程，這個(gè)過程將在變壓器繞組匝間、線餅間以及繞組對地部件間等引起過電壓。通過復(fù)雜電容、電感、電阻的等值電路分析，當(dāng)波作用于繞組開始瞬間時(shí)，電壓大部分降落到首端附近，使這一部分的梯度很大，從公式u(x)=uoe－ax可以求出當(dāng)x=0時(shí)，梯度G=du／dx∣x=0=[uoe-ax]'x=0=-uoa=-u0／L*aL。式中：u0／L=∣Ecp∣是平均電位梯度。上式說明在沖擊波剛開始作用繞組瞬間時(shí)，繞組首端梯度比平均梯度大aL倍：由于電位梯度與電場強(qiáng)度成正比，則當(dāng)此處電場強(qiáng)度達(dá)到此處油紙絕緣的臨界擊穿場強(qiáng)時(shí)，開始放電致使絕緣擊穿：變壓器絕緣擊穿部位絕大多數(shù)是在靠近首端(起頭)的地方，這正是本次事故發(fā)生在繞組首端絕緣的原因所在[1]。

　　2.3.2 變壓器在故障電流的作用下繞組產(chǎn)生電動力促使縱絕緣損壞而發(fā)生放電事故變壓器繞組的截流導(dǎo)體處在漏磁場中，在這些導(dǎo)體上作用著電動力。電動力在變壓器繞組的材料中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，并部分傳到變壓器結(jié)構(gòu)的其他元件上：在額定電流下，電動力并不大。但在短路時(shí)，電動力將劇增，甚至可以使變壓器發(fā)生故障，而變壓器繞組是由絕緣墊塊隔開的銅線段所構(gòu)成的，這種系統(tǒng)的動特性在短路過程中是變化的。因?yàn)榻^緣墊塊的彈性與壓緊程度有關(guān)，即與作用力有關(guān)。繞組具有幾個(gè)固有振蕩頻率。如果電動力的一個(gè)頻率與固有振蕩頻率相重合，便產(chǎn)生共振，或如果由于繞組壓緊程度出現(xiàn)問題，某一個(gè)固有振蕩頻率接近50赫茲或100赫茲，也可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象。從而使壓強(qiáng)增高，超過靜壓強(qiáng)。造成繞組失穩(wěn)出現(xiàn)變形故障。所以，繞組中的不穩(wěn)定過程是由電磁場和機(jī)械力兩個(gè)過渡過程的綜合疊加。而變壓器繞組中的漏磁場可劃分為軸向磁場和縱向磁場，其對繞組分別產(chǎn)生徑向力和軸向力，而軸向內(nèi)力繞組的線匝向豎直方向彎曲并壓縮線段間的墊塊。一般最大的彎曲力產(chǎn)生在位于繞組端部的線段中，因?yàn)榱εc磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，但是最大的壓縮力則出現(xiàn)在位于繞組高度中心的墊塊上，因?yàn)樵谶@些墊塊上承受著繞組各線段上所有作用力的總和，這種力不僅與各種絕緣材料的機(jī)械性能有關(guān)，也與慣性力、彈力和繞組各部件位移時(shí)作用其上的摩擦力有關(guān)[2](本次事故點(diǎn)所在之處)，當(dāng)繞組不等高時(shí)，或磁勢分布不均勻時(shí)(即安匝平衡度不好)，在繞組中才出現(xiàn)軸向外力，這些力的方向總是使產(chǎn)生這些力的不對稱性增大，軸向外力較之其他的力更能成為產(chǎn)生事故的原因。所以，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)總是力求減小繞組中磁勢分布的不對稱性。軸向外力和軸向內(nèi)力一樣，使線匝向豎直方向彎曲，并壓縮線段間的墊塊；除此之外，這些力還部分地或全部地傳到鐵軛上，力求使其離開芯柱(正是三相繞組事故后高壓繞組與中低壓繞組電抗高度不同產(chǎn)生的原因)。而徑向力沿著線匝整個(gè)圓周分布并壓縮線匝，力求使導(dǎo)線長度縮短。因此，在繞組的銅導(dǎo)線中出現(xiàn)壓縮應(yīng)力。為了提高繞組對徑向力的鋼度，將繞組繞在由絕緣筒或絕緣紙板支撐的撐條上，由于撐條的存在而出現(xiàn)局部彎曲。因此，在內(nèi)繞組除壓縮應(yīng)力外，還出現(xiàn)了彎曲應(yīng)力。當(dāng)繞組中的應(yīng)力超過屈服點(diǎn)后，則出現(xiàn)永久變形。因此，繞組呈現(xiàn)出典型的星花狀。有時(shí)永久變形具有另一種形狀，即在一個(gè)撐條間距內(nèi)繞組向內(nèi)部彎曲，而在相鄰撐條間距內(nèi)繞組向外部彎曲，這種變形稱之為穩(wěn)定性喪失[3]。

　　綜上所述，當(dāng)變壓器出口短路時(shí)，短路電流急劇增加，由于內(nèi)部漏磁場的增大而產(chǎn)生電動力，造成繞組的位移和變形，導(dǎo)線絕緣在電動力的作用下產(chǎn)生摩擦或拉伸造成縱絕緣損壞，在故障電壓、電流的作用下，發(fā)生縱絕緣擊穿放電事故或放電短路事故。

　　3 事故結(jié)論

　　8月8日22□00～24□00由于雷雨天氣、高溫高濕，而發(fā)生的35kV線路因雷電間歇性放電接地故障。(該站35kV全部是電纜出線，外出為架空線)是由于35kV消弧電抗器的補(bǔ)償不合理，造成補(bǔ)償過大，不能有效息弧，產(chǎn)生過電壓，導(dǎo)致346-4刀閘的B、C相間刀閘口和刀閘對網(wǎng)門相繼擊穿。1號主變向故障點(diǎn)輸送短路電流，而變壓器在設(shè)計(jì)和制造工藝上存在問題較多不能再承受近區(qū)域故障電流的沖擊，使Cm相、Bm相繞組嚴(yán)重變形，造成Cm相匝間縱絕緣放電短路。加之本次事故前期兩次出口短路事故而造成變壓器繞組內(nèi)部 變形損傷的積累效應(yīng)，為此主變抗短路能力減弱，導(dǎo)致段間絕緣損壞放電短路，變壓器的重瓦斯、差動保護(hù)動作掉閘，切斷三側(cè)開關(guān)，從而造成本次事故發(fā)生。