河南能源化工集团 任瑞胜

1 简述

变压器型号SF10-31500/110/6.3kV，联结组YD11，生产日期2004年3月。 发变组保护装置采用的是WFB-812。整定值：额定电流3.182A，最小动作电流1.114A，特性斜率0.389，差流速断38.180A。05月15日10时08分机组并网运行，负荷是20MW。故障前监视的各项参数均正常。

05月15日11时10分，电气值班人员听到一阵巨响并伴随有强烈的弧光发生，继电保护主变差流速断B相和C相动作，紧接着主变比率差动A相、B相、C相动作。造成出口开关跳闸，6kVⅡ段、6kVⅢ段厂用母线失电，2号炉停炉。变压器停电后值班人员到现场看到变压器6kV侧铜排三相有严重的弧光短路痕迹。

2 相位分析

差动保护采用的是发电机变压器组纵差动保护（图1），综保采集的差动电流高压侧和低压侧相位为反相，即差动电流Iop=│I1A+lA+I2A│。

2.1 跳闸后打印出的故障报告

故障报告序号86，主变差流速断B相保护动作；故障动作时刻为10时08分25秒568毫秒，保护动作时间15ms；01高压侧A相电流0.94∠301。A，02高压侧B相电流18.07∠038。A，03高压侧C相电流，17.98∠215。A，04低压侧1A相电流1.46∠129。A，05低 压 侧1B相 电 流21.65∠036。A，06低 压侧1C相电流21.99∠220。A，07低压侧2A相电流0.57∠311。A，08低 压 侧2B相 电 流1.42∠047。A，09低压侧2C相电流1.64∠213。A，10A相差动电流0.11A，11A相制动电流1.46A，12B相差动电流41.11A，13B相制动电流21.65A，14C相差动电流41.57A，15C相制动电流21.89A。

故障报告序号：87，主变差流速断C相保护动作。故障动作时刻为：10时08分25秒568毫秒，保护动作时间15ms；01高压侧A相电流0.94∠301。A，02高 压 侧B相 电 流18.07∠038。A，03高 压侧C相电流17.98∠215。A，04低压侧1A相电流1.46∠129。A，05低压侧1B相电流21.65∠036。A，06低压侧1C相电流21.99∠220。A，07低压侧2A相电流0.57∠311。A，08低压侧2B相电流1.42∠047。A，09低压侧2C相电流1.64∠213。A，10A相差动电流0.11A，11A相制动电流1.46A，12B相差动电流41.11A，13B相制动电流21.65A，14C相差动电流41.57A，15C相制动电流21.89A

2.2 故障点向量图及故障点短路电流

Ifc==21.99∠220。+17.98 ∠215。+1.64∠213。=-32.95-j25.34=41.57∠-142。

结果由正序和负序电流的叠加也是正确的，厂用分支和高压侧可以以此证明。

3 三相短路相位分析

在差流速断B和C两相保护动作590-568=22ms后比率差动A、B、C三相同时动作，动作报告如下。

故障报告序号88主变比率差动A相动作；故障动作时刻为10时08分25秒590毫秒，保护动作时间37ms；01高压侧A相电流15.58∠307。A，02高压侧B相电流19.05∠180。A，03高压侧C相电流15.74∠052。A，04低压侧1A相电流15.24∠318。A，05低压侧1B相电流18.24∠185。A，06低压侧1C相电流13.30∠062。A，07低压侧2A相电流0.61∠295。A，08低 压 侧2B相 电 流1.10∠172。A，09 低压侧2C相电流0.92∠025。A，11A相差动电流31.28A，12A相制动电流15.58A，13B相差动电流38.33A，14B相制动电流19.05A，15C相差动电流29.72A，16C相制动电流15.74A。

注意：由于B相C相比率差动动作报告和A相完全相同这里就不重写了。

由向量图可知三相短路各侧的是对称的相差120°，三侧的电流同相的电流相同说明短路时发电机、线路、包括厂用分支都有电流流向故障点，厂用分支流向故障点电流是因为短路后厂用分支的电动机成了一个发电机向外输送电流。

注意：变压器所受电流按三相短路B相的19.05A 算，低压侧电流为：19.05×60×19.206=21952A，录波 显示实际最大电流在记载电流2倍左右，也就是21952 ×2=43904A，约为低压侧额定值2886.8A的15倍之多。

4 处理过程

停电电气试验：绕组直流电阻试验。直流电阻相间不平衡系数均正常；绝缘电阻试验。吸收比、试验数据均属正常；铁芯绝缘电阻测试。解开铁芯接地引线，用500V绝缘摇表测试铁芯绝缘电阻，其电阻值为0，故判断为铁心接地。由于当时系统用电紧张，暂不具备停役吊罩处理的条件，采用了串接电阻的临时措施。在串接电阻前，分别对铁芯接地回路的环流和开路电压进行了测量，为使环流限制在300mA以下，串接了500Ω的电阻（图4）。

09月23日，计划检修3#主变压器，吊罩检修前试验数据如下：

绝缘电阻测试。使用仪器KZC30数字式电摇表，一次对二次对大地5113MΩ，二次对一次对大地15380MΩ。

直流电阻测试。使用仪器ZRC-10直流电阻 快速测试仪，铁芯对地13.5Ω，高压侧A-O0.672Ω，B -O0.670Ω，C-O0.671Ω；低压侧a-b3.44mΩ，b-c3.43mΩ，c-a3.46mΩ。

经过几个小时的拆卸，变压器大盖吊起，先用数字式兆欧表初试了铁芯对地的绝缘电阻仍是初始值，随后一名检修人员用铁锤在变压器底部不停的敲击，在敲到A相绕组与B相绕组之间铁芯底部时兆欧表数值忽小忽大。由此判断出铁芯接地属出厂遗留焊渣接地，为更好的处理铁芯接地问题又找来了一台电焊机，原理是用焊机的大电流冲击遗留焊渣确保处理的彻底。

表1 串接电阻前后测试数据

大修后实验数据如下：绝缘电阻测试。使用仪器KZC30数字式电摇表，一次对二次对大地5113MΩ，二次对一次对大地15380MΩ，铁芯对地8785MΩ；直流电阻测试。使用仪器ZRC-10直流电阻快速测试仪，高压侧A-O0.687Ω，B-O0.683Ω，C-O0.684Ω。低压侧a-b3.44mΩ，b-c3.43mΩ，c-a3.46mΩ。

5 结语

当时天气温度在26度左右，风向是西南风，由于摄像头没有直拍变压器，变压器在装有摄像头位置的东北方向，调取故障前的录像很清楚的有很多杨棉和零星的杂物飘向了变压器所在的位置，加上变压器低压侧母排相与相之间的距离较近，所以很大可能是有导电体拉近了BC两相的距离，引起的短路，这次变压器低压侧短路故障通过分析保护动作值在整定值差流速断和差流之上，为什么差流速断动作之后主变比率差动又动作，是因为两相短路时，故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般快速保护的动作时间在0.01～0.04s，断路器的动作时间在0.02～0.06s，而第二次保护的动作时间590ms与第一次保护动作568ms只有22ms的差距，断路器还没有跳开就发展为三相短路，主变比率差动保护动作是正确的。变压器铁芯接地是在变压器出口三相短路后，受到强大短路电流产生的电动力和电磁力的作用，变压器内的焊渣脱落导致铁芯一点接地。