山西某电厂一号机组5月15日主变故障非计划停运事件简要分析
一、事件经过
山西某发电有限责任公司两台发电机为哈尔滨电机厂生产,型号为QFSN-600-2YHG，机组额定容量600MW，主变的型式为户外、双绕组、强迫油循环风冷、单相油浸电力变压器，型号为DFP-240000/500，生产厂家为保定天威保变电气股份有限公司，于2007年7月投产。一号机组最近于2021年5月7日15时57分按调度令启动并网。
2021年5月15日15时，运城地区小雨天气，一号机机组投AGC，负荷稳定300MW，主变三相电流（A相325A、B相325.435A、C相325A），主变冷却器三相均为第二组运行（第一组投“备用”），机组运行正常。
15时10分36秒709毫秒, “一号发变组非电量保护”光字牌报警，一号发变组保护C柜“本体轻瓦斯A相”报警。主变三相电流、温度均正常（主变三相电流为A相325A、B相325.435A、C相325A;各相绕组温度与油温：A相绕组温度为46.6℃、油面温度分别为37.6℃和41.8℃，B相绕组温度为52.3℃、油面温度分别为46.4℃和44.4℃，C相绕组温度为61.3℃、油面温度分别为48.1℃和47.9℃）。值长立即汇报生产值班领导、通知相关专业人员进行检查。
15时19分53秒93.7毫秒，主变差动速断保护动作；15时19分53秒100.7毫秒，主变差动保护动作；15时19分53秒126.7毫秒，主变A相重瓦斯跳闸，锅炉MFT，机组跳闸。
就地检查发现一号主变A相压力释放阀动作喷油，喷至冷却器控制柜端子箱起火，立即灭火。灭火后发现变压器箱体轻微变形。
值长汇报山西省调“电厂一号机组因主变故障而跳闸，具体原因待查，事故原因查清后再详细汇报”；汇报山西公司值班人员，汇报山西公司生产运营部。
15时28分 值长汇报集团公司生产调度中心。
16时04分 一号汽轮机转速到零，投入盘车，盘车电流35A，挠度6丝，汽轮机正常停运。
二、故障录波图检查情况
调取一号发变组故障录波器录波图，发现15:19:53 547ms 一号主变高压侧A相电流和主变高压侧中性点电流升高，经过约30ms主变高压侧A相电流达到最高值5.262A（二次值），主变高压侧中性点电流最高值5.067A，主变高压侧A相电压降低至19.261V（额定57.74V）。如图1、图2所示。
图1 一号主变A相故障录波图1
图2 一号主变A相故障录波图2
三、初步原因分析
根据发变组保护动作和故障录波图情况，初步判断主变跳闸原因为主变A相内部故障引起，具体原因还需进行变压器内部检查。
四、初步处置情况
1、一号机组已停运，16日01时30分发变组转检修。
2、变压器故障后，取一号主变油样并进行色谱分析化验，化验结果总烃、乙炔、氢气超标。
3、变压器厂家保定天威保变电气股份有限公司根据变压器型号参数匹配，山西武乡电厂有一台变压器符合要求，计划借用恢复系统。
4、故障变压器返回厂家检修，进一步查明故障原因。待原因查明后，制定其他变压器的检修检查方案。
5、制定二号主变运行防范措施：
5.1变压器围栏门上锁挂牌，禁止无关人员进入；
5.2变压器轻瓦斯动作后，运行人员立即手动打闸；
5.3在压力释放阀处加装导流管，引至卵石坑。
五、一号主变试验情况
（一）、电气试验：
1、2017年1月16日由中国能源集团华中电力试验研究院有限公司对一号主变高低压绕组进行试验，测试结果与出厂报告曲线一致，符合《大唐集团公司电气设备交接预防性试验规程》的要求，试验数据合格，试验记录详见附件1。
2、2021年4月10日-2021年4月19日由四川华东电气集团有限公司对一号主变压器进行状态评估试验。试验项目：绕组连同套管绝缘电阻；铁芯绝缘电阻；高压套管末屏绝缘电阻；绕组直流电阻；绕组连同套管直流泄露电流测试；绕组连同套管介质损耗测试；套管介质损耗测试；主变局部放电试验；变压器绝缘油试验，各项试验数据符合《大唐集团公司电气设备交接预防性试验规程》的要求，试验数据合格，试验记录详见附件2。
（二）、主变压器绝缘油色谱分析情况：
近1年一号主变压器A相绝缘油色谱分析数据统计，化验结果符合DL/T722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》要求，化验数据合格，统计表详见附件3。
附件2
一号主变压器试验报告
项目名称： | 山某发电有限责任公司2020年电气设备预试项目 | ||||
安装位置： | 一号主变压器 | ||||
试验单位： | 四川华东电气集团有限公司 | ||||
试验日期： | 2021.4.10 | 温度（℃） | 10 | 湿度（%） | 50 |
1.被试设备铭牌：
型号 | DFP-240000/500 | 相数 | 三相 |
额定频率HZ | 50 | 额定容量kVA | 240000 |
额定电压kV | 550/√3/20 | 联接组别 | IiO(YNd11) |
出厂日期 | 2007.1 | 冷却方式 | ODAF |
编号 | A:200612S01 | B:200612S02 | C:200612S03 |
生产厂家 | 保定天威保变电气股份公司 | ||
2.试验设备:
序号 | 仪器名称 | 型 号 | 生产厂家 |
1 | 绝缘电阻测试仪 | DF2571E | 上海大帆电气设备有限公司 |
2 | 直流电阻测试仪 | GC644-40A | 上海冠春电气科技有限公司 |
3 | 介质损耗测试仪 | TE8080 | 武汉特试特科技有限公司 |
4 | 高压直流发生器 | GCZF-300kV/3mA | 上海冠春电气科技有限公司 |
3.试验项目：
3.1绝缘电阻测试：
3.1.1绕组连同套管绝缘电阻 : 变压器油温：10℃
项 目 | 施加电压V | 试验前R60S（GΩ） | 试验前R15S（GΩ） | 吸收比 | |
A相 | 高压-低压及地 | 2500 | 8.24 | 4.78 | 1.73 |
低压-高压及地 | 2500 | 7.25 | 4.17 | 1.73 | |
B相 | 高压-低压及地 | 2500 | 5.24 | 3.21 | 1.63 |
低压-高压及地 | 2500 | 8.71 | 5.32 | 1.63 | |
C相 | 高压-低压及地 | 2500 | 8.74 | 4.28 | 2.0 |
低压-高压及地 | 2500 | 7.72 | 4.15 | 1.86 | |
项 目 | 施加电压V | 试验后R60S（GΩ） | 试验后R15S（GΩ） | 吸收比 | |
A相 | 高压-低压及地 | 2500 | 8.5 | 4.2 | 2.02 |
低压-高压及地 | 2500 | 7.49 | 4.0 | 1.87 | |
B相 | 高压-低压及地 | 2500 | 5.1 | 3.15 | 1.61 |
低压-高压及地 | 2500 | 8.8 | 5.25 | 1.67 | |
C相 | 高压-低压及地 | 2500 | 8.9 | 4.30 | 2.06 |
低压-高压及地 | 2500 | 7.4 | 4.10 | 1.81 | |
3.1.2铁芯绝缘电阻 :
项 目 | 施加电压V | R60S（GΩ） | 标准范围 |
A相铁芯-地 | 2500 | 2.07 | 与前次相比无明显差别 |
B相铁芯-地 | 2500 | 2.68 | 与前次相比无明显差别 |
C相铁芯-地 | 2500 | 2.54 | 与前次相比无明显差别 |
A相夹件-地 | 2500 | 6.25 | 与前次相比无明显差别 |
B相夹件-地 | 2500 | 3.70 | 与前次相比无明显差别 |
C相夹件-地 | 2500 | 3.47 | 与前次相比无明显差别 |
3.1.3高压套管末屏绝缘电阻 :
项 目 | 施加电压V | R60S（GΩ） | 标准范围(MΩ) |
A相首端末屏 | 2500 | 4.39 | ≥1000 |
A相尾端末屏 | 2500 | 3.87 | ≥1000 |
B相相首端末屏 | 2500 | 3.58 | ≥1000 |
B相尾端末屏 | 2500 | 4.17 | ≥1000 |
C相首端末屏 | 2500 | 4.79 | ≥1000 |
C相尾端末屏 | 2500 | 5.23 | ≥1000 |
3.2绕组直流电阻测试: 变压器油温:10℃
高压侧 | 实测A:AX（mΩ） | 出厂A:AX（mΩ） | 实测B:AX（mΩ） | 出厂B:AX（mΩ） | 实测C:AX（mΩ） | 出厂C:AX（mΩ） | 不平衡率% | |||
油温℃ | 10 | 75 | 10 | 75 | 10 | 75 | \ | |||
1 | 263.5 | 336.4 | 263.9 | 333.2 | 263.0 | 335.8 | 0.34 | |||
2 | 255.3 | 325.6 | 255.1 | 322.4 | 255.0 | 324.8 | 0.12 | |||
3（运行档） | 247.5 | 314.7 | 247.0 | 311.6 | 246.8 | 314.0 | 0.28 | |||
4 | 238.7 | 304.0 | 238.4 | 301.0 | 238.0 | 303.3 | 0.29 | |||
5 | 228.7 | 293.1 | 228.2 | 290.2 | 227.8 | 292.5 | 0.39 | |||
与出厂值变化率% | A:AX | B:AX | C:AX | \ | ||||||
1 | -0.89 | 0.21 | -0.9 | \ | ||||||
2 | -0.79 | 0.12 | -0.66 | \ | ||||||
3 | -0.49 | 0.3 | -0.55 | \ | ||||||
4 | -0.65 | 0.21 | -0.71 | \ | ||||||
5 | -1.28 | -0.5 | -1.45 | \ | ||||||
低压侧 | 实测A:ax（mΩ） | 出厂A:ax（mΩ） | 实测B:ax（mΩ） | 出厂B:ax（mΩ） | 实测C:ax（mΩ） | 出厂C:ax（mΩ） | 不平衡率% | |||
油温℃ | 10 | 75 | 10 | 75 | 10 | 75 | \ | |||
直流电阻 | 1.093 | 1.363 | 1.081 | 1.356 | 1.077 | 1.364 | 1.48 | |||
与出厂值变化率% | 1.46 | 0.87 | -0.09 | \ | ||||||
3.3绕组连同套管直流泄漏电流测试： 变压器油温:10℃
项 目 | 施加电压（kV） | 时间（min） | 泄漏电流（μA） | 标准范围 |
A相高压-低压及地 | 60 | 1 | 19 | ≤20 |
A相低压-高压及地 | 20 | 1 | 10 | ≤33 |
B相高压-低压及地 | 60 | 1 | 8 | ≤20 |
B相低压-高压及地 | 20 | 1 | 2 | ≤33 |
C相高压-低压及地 | 60 | 1 | 11 | ≤20 |
C相低压-高压及地 | 20 | 1 | 2 | ≤33 |
3.4介损测试
3.4.1绕组连同套管介质损耗测试 : 变压器油温:10 ℃
项 目 | 施加电压(kV) | 出厂电容 Cx(nF) | 出厂tgδ% | 实测电容Cx(nF) | 实测tgδ% |
A相高压-低压及地 | 10 | \ | \ | 17.76 | 0.249 |
A相低压-高压及地 | 10 | \ | \ | 11.79 | 0.360 |
B相高压-低压及地 | 10 | \ | \ | 17.71 | 0.278 |
B相低压-高压及地 | 10 | \ | \ | 11.90 | 0.370 |
C相高压-低压及地 | 10 | \ | \ | 17.74 | 0.278 |
C相低压-高压及地 | 10 | \ | \ | 11.85 | 0.306 |
试验结论：合格。 | |||||
3.4.2高压套管介质损耗测试: 变压器油温:10℃
项 目 | 施加电压(kV) | 出厂电容 Cx(pF) | 出厂tgδ% | 实测电容Cx(nF) | 实测tgδ% |
A相首端 | 10 | 597 | \ | 591.1 | 0.342 |
A相尾端 | 10 | 533 | \ | 528.9 | 0.300 |
B相首端 | 10 | 611 | \ | 605.7 | 0.378 |
B相尾端 | 10 | 532 | \ | 530.0 | 0.243 |
C相首端 | 10 | 596 | \ | 591.5 | 0.392 |
C相尾端 | 10 | 515 | \ | 511.5 | 0.272 |
试验结论：合格。 | |||||
4.综合结论：
以上试验符合《集团公司电气设备交接和预防性试验规程》规定。 结论：合 格 |
一号主变压器局部放电试验报告
1、试验依据和标准
① 中华人民共和国国家标准DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》
② 中华人民共和国国家标准GB1094.3-2003《电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘
试验和外绝缘空气间隙》
③ 中华人民共和国电力行业标准GB/T16927.1-2011《高电压试验技术 第一部分：一般试验要求》
④ 中华人民共和国电力行业标准DL/T 417-2006《电力设备局部放电现场测量导则》
⑤ 中华人民共和国国家标准GB/T7354-2003《局部放电测量标准》
⑥ 中华人民共和国国家标准GB26860-2011《电力安全工作规程》
⑦ 国家电网公司十八项电网重大反事故措施
⑧ QGDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》
⑨ 《集团公司电气设备交接和预防性试验规程》
2、试验目的
通过长时感应耐压连同局部放电测量试验检查变压器在检修后的绝缘性能，检验变压器是否符合有关标准和技术合同要求。
3、试验仪器、设备（名称、型号、精度等级）
名 称 | 无局放变频电源 | 电容分压器 | 补偿电抗器 | 局部放电检测系统 |
编 号 | WJFY-F400 380V | ZGSF-A80KV AC80KV/1000Pf/30-300Hz | WJFL-B400/40 40KV/10A/100 Hz | JFD-251 |
4、试验内容、过程及试验数据
一、试验环境条件：
地点：山西某发电有限责任公司一号主变
环 境 温 度：16℃
相 对 湿 度：55%
试 验 日 期：2021.4.13-2021.4.19
二、变压器型号及主要参数：
型 号：DFP-240000/500
额定电压：525/√3±2×2.5%)/20kV
额定容量：240000/240000kVA
额定电流: 791.8/12000A
空载损耗: A相：97.8kW；B相：94.1kW；C相：96.6kW
空载损耗: A相：482.9kW；B相：484.1kW；C相：482.6kW
短路阻抗：A相：16.7%；B相：16.8%；C相：16.7%
空载电流：A相：0.067%；B相：0.080%；C相：0.073%
接线组别：Ii0(单)/YNd11(三)
出厂序号：A相：20612S01；B相：201612S02；C相：201612S03
出厂日期：2007年3月
生产厂家：保定天威保变电气股份有限公司
三、测试项目：局部放电试验
四、测试步骤：
局部放电试验：
试验分接位置：1档 Um=550kV
局部放电试验：试验频率：f=124.3Hz
试验电压：U＝1.1Um/= 349kV
U2＝1.3Um/=413 kV
U1＝1.5Um/=476 kV
五、测试结果
试验电压 | 1.1Um/√3 | 1.3Um/√3 | 1.5Um/√3 | 1.3Um/√3 | 1.1Um/√3 | |||||||
保证值pC | 100 | 300 | 无异常 | 300 | 100 | |||||||
试验时间 | 5 分 | 5 分 | 48秒 | 10分 | 20分 | 30分 | 40分 | 50分 | 60分 | 5 分 | ||
局放量pC | 500kV 侧高压 | A | 59 | 189 | 无异常 | 167 | 170 | 165 | 164 | 168 | 172 | 62 |
B | 60 | 177 | 无异常 | 156 | 154 | 158 | 160 | 164 | 166 | 63 | ||
C | 47 | 112 | 无异常 | 97 | 99 | 96 | 98 | 102 | 104 | 45 | ||
5、试验结论：以上试验数据符合集团公司电气设备交接和预防性试验规程》规定，测试合格。
山西某发电有限责任公司
一号主变压器状态评估报告
本次一号主变压器型号为DFP-240000/500（A、B、C三台单相变压器）。对变压器分别进行了绕组绝缘电阻及吸收比、铁芯及夹件的绝缘电阻、绕组的直流电阻（全档位）、绕组连同套管的介质损耗及电容量、电容型套管的介质损耗及电容量、电容型套管及末屏对地的绝缘电阻、绕组的泄漏电流测量、局部放电试验、变压器油的含气量、糠醛、油介损试验。本次试验数据与出厂值对比、分析，符合《集团公司电气设备交接和预防性试验规程》、QGDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》、DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》规定，试验数据合格。
本次一号主变状态评估结果为：A、B、C三台单相变压器各项试验指标合格，变压器状态良好，可以继续安全运行。
评估单位：四川华东电气集团有限公司
2021年04月19日
附件3
一号主变压器A相绝缘油色谱分析数据统计表
测试时间 | H2 | CO | CO2 | CH4 | C2H6 | C2H4 | C2H2 | 总 烃 |
2020.4.1 | 21.57 | 70.94 | 501.49 | 11.88 | 2.84 | 2.02 | 0 | 16.74 |
2020.9.2 | 18.04 | 52.89 | 309.4 | 12.31 | 0 | 2.48 | 0 | 14.79 |
2020.12.29 | 22.16 | 44.86 | 85.56 | 10.4 | 0 | 1.52 | 0 | 11.92 |
2021.4.19 | 4.11 | 53.57 | 69.7 | 9.85 | 2.43 | 0.67 | 0 | 12.95 |