乌海电业局220 kV顺达变电站共有2台220 kV 主变压器，220 kV及110 kV侧并列运行，其中，1号 主变压器220 kV及110 kV侧中性点接地，2号主变 压器220 kV及110 kV侧中性点均不接地。1号主变压器型号为SFPZ9-150000/220；额定容量为150 MVA/150 MVA/45 MVA，额定电压为220 kV/121 kV/ 10 kV，接线组别为YNyn0+d11，10 kV绕组为三角形 接线，未引出。故障前1号主变压器接带负荷10.56 MW，2号主变压器接带负荷10.69 MW。

2012-09-29T03：53，顺达变电站110 kV 159线 路纵联差动保护动作、零序Ⅰ段保护动作、距离Ⅰ 段保护动作，159断路器及线路对端断路器跳闸。 同时1号主变压器差动保护动作、本体轻瓦斯保护 动作，1号主变压器201、101断路器跳闸。经运行人 员现场检查发现：159出线L1相站内门型架构线路 侧液压耐张线夹尾端3 cm处导线断裂，L1相导线落 地，1596隔离开关L1相接线连板与线路引下线连接 处断裂，1号主变压器故障录波图显示主变压器故 障相为L1相（与现场故障点相符），持续时间50 ms， 故障录波图见图 1所示，故障电流达6.1284 kA（见 表 1）。检查1号主变压器差动保护范围内一次设 备，未见异常，1号主变压器本体瓦斯继电器内有气 体。

表 1(Table 1)

表 1 110 kV 159线路保护（RCS-943）动作情况

表 1 110 kV 159线路保护（RCS-943）动作情况

图 1(Figure 1)

图 1 1号主变压器故障录波图

分别在现场使用便携式仪器、修试所内使用台 式机进行油色谱分析试验，试验数据见表 2，试验结 果均为乙炔（C2H2）、总烃超标^[1]。

表 2(Table 2)

表 2 油中溶解气体体积分数测试数据

表 2 油中溶解气体体积分数测试数据

（1） 使用不同厂家仪器对1号主变压器各绕组 做直流电阻试验，220 kV、110 kV绕组直流电阻误差 在《DL/T 596—1996 电力设备预防性试验规程》允 许范围内，10 kV平衡绕组直流电阻误差为142%， 严重超出标准要求^[2]。

（2） 使用不同厂家仪器对1号主变压器各绕组 做绝缘电阻试验，220 kV、110 kV绕组绝缘电阻与上 一次试验结果相比无明显变化，且数值均在5000 MΩ以上，在规程允许范围内，平衡绕组的绝缘电阻 为0 Ω，说明平衡绕组接地^[2]。

（3） 使用不同厂家仪器对1号主变压器各绕组 做变压器变比、低电压阻抗试验，各试验仪器均无 试验结果，分析原因为平衡绕组接地，仪器的试验 电压无法加入（仪器的空气开关跳闸），无法做该项 试验。 2.3 主变压器放油检查

将1号主变压器放油后，打开人孔及手孔，技术 人员进入本体进行检查，发现在铁心上部有纸屑从 L2相上部压板处喷出。 3 故障原因初步分析

经检查，该故障导线断裂处有较深的腐蚀痕 迹。顺达变电站地处乌达工业园区中心位置，四周 均为电石、硅铁、金属钠、PVC、发电厂等高污染生产 企业，空气污染严重，导线及线夹常年在重污染环 境下运行，污染物长期吸附在导线及线夹上，造成 导线及线夹腐蚀、减薄，在导线拉力及微风振动作 用下发生断裂，落地后造成短路故障。

顺达变电站1号主变压器220 kV和110 kV侧 中性点直接接地运行，160 线路接地零序电流为 6.1284 kA（见表 1），直接流经1号主变压器中性点， 并且在1号主变压器10 kV平衡绕组中形成较大环流（后经厂家计算电流为25.959 kA，达10倍额定电 流），持续时间50 ms（见图 1），平衡绕组（额定电流 为2.598 kA）在该电流产生的电动力冲击下，发生严 重变形，进而形成平衡绕组匝间短路，对铁心放电， 导致1号主变压器差动保护动作。通过对现场进行 的常规电气试验结果分析，1号主变压器平衡绕组 与铁心绝缘电阻值为0，直流电阻误差为142%，确 定1号主变压器平衡线圈损坏。因现场无检修条 件，决定将变压器返回生产厂家进行检修。 4 变压器返厂吊罩解体检查 4.1 检查情况

在变压器生产厂内对变压器进行解体，发现平 衡绕组L1相绕组上端部、下端部匝间短路放电，损 坏情况分别见图 2、图 3所示，同时平衡绕组L1相绕 组对铁心放电，损坏情况见图 4、图 5所示。平衡绕 组L1相绕组中部严重变形（见图 6）。变压器内部有铜珠、碎纸屑。

图 2(Figure 2)

图 2 平衡绕组L1相上部放电损坏照片

图 3(Figure 3)

图 3 平衡绕组L1相下部放电损坏照片

图 4(Figure 4)

图 4 平衡绕组吊起后下部放电与铁心放电损坏照片

图 5(Figure 5)

图 5 L1相铁心放电烧伤照片

图 6(Figure 6)

图 6 平衡线圈L1相中部严重变形

从变压器绕组强度验证报告中可看出，变压器 各绕组电流分布平衡，流过绕组电流的峰值达到 25.959 kA，同时由于平衡绕组材料是采用99.9%的 无氧铜（屈服强度较低），且螺旋绕组绕法导致强度 低，因此L1相在短路电流冲击下损坏。而L2、L3相 平衡绕组由于电流只有L1相电流的40%，所以只出 现一定的变形状况，未全部损坏。

平衡绕组端部漏磁比较严重，既有水平方向分 量，也有垂直方向分量，而且是倒伏，因此平衡绕组 L1相上、下端部受短路电流冲击损坏。

平衡绕组中部换位处的安匝平衡不好，轴向电 动力大，造成变压器平衡绕组上移，使得中部换位 处严重变形。 5 本次故障暴露的问题

顺达变电站地处乌达高耗能工业园区及乌素 图高耗能工业园区中心，四周均为高污染企业，空 气污染程度非常严重，属E级污秽区，污染源成分较 为复杂，运行设备受污染腐蚀严重；导线及线夹因 长年受腐蚀，同时导线受微风作用产生振动，造成 钢芯铝绞线减薄、断裂落地，引起单相接地短路，是 此次故障的主要原因。经检查，顺达变电站其他间 隔及其附近的110 kV乌达变电站的导线、线夹也有类似的腐蚀、减薄情况。

经化学腐蚀试验分析，导线表面污垢状附着物 为由油脂、大气浮尘、酸腐蚀产物等组成的混合物， 主要成分为CaSO₄.2H₂O、CaSO₄、CaCO₃、SiO₂和CaCl₂ 等，该混合物在潮湿环境下粘附在导线、线夹等裸 露金属表面，干燥时固化在金属表面，污秽物在恶 劣环境下酸浓度越高，金属导线、线夹等腐蚀越严 重，随着时间的增长逐步减薄至断裂^[3]。本次事故 中钢芯铝绞线减薄断裂、线夹减薄主要原因为在污 秽恶劣环境下受到酸腐蚀^[4]。

另外，运行巡视及维护不到位也是导致本次故 障的原因之一。在运行人员对设备巡视检查以及 检修人员对设备维护时均未发现钢芯铝绞线减薄 断裂、线夹减薄情况，反映出工作人员在专业技术 和运行维护管理方面存在不足。 6 采取的措施 6.1 变电站采取的措施

（1） 加强了运行维护管理，同时对顺达变电站 站内金属设施进行了全面普查。今后运行人员将 采用高清望远镜对导线表面积污情况进行定期巡 视，尤其是导线对接处、各种线夹与导线连接处附 近等易积垢部位。发现有严重腐蚀情况的应及时 汇报，并安排更换。

（2） 将受损导线拆除，并全部进行了更换。

（3） 对顺达变电站附近地区，同样腐蚀严重的 乌达地区所有变电站及出线刀闸引线的T型线夹、 并沟线夹进行了更换。

（4） 乌海地区属工业重污染区，为防范线路、 变电站内裸露金属设施受到污秽恶劣环境下酸腐 蚀破坏，应采取相应防腐蚀措施，如再次更换导线 时，采用防污型钢芯铝绞导线或其他新型导线，同 时采用在导线、线夹等金属表面涂覆防腐剂等方 法。防腐剂的种类及数量需根据所处环境特点进 行试验确定，请相关专家进一步分析及试验后，选 定适用于当地环境条件的防腐蚀方法，在顺达变电 站试用并证明效果较好后，可在其他变电站设备上 推广使用。

对当地运行环境下的设备进行了重点巡视和 防护，对顺达变电站设备、线夹接头附近的导线临 时进行防腐处理，待确定最终处理方案后，再彻底进行处理。

（5） 积极与当地政府环保部门、相关企业沟 通，促使重污染生产企业开展相应的治理工作，以 便从根源上减少输电线路、变电站内金属设施腐 蚀，从而保障当地电力设备的安全稳定运行。 6.2 变压器内部修复、改进

（1） 更换平衡绕组，采用自粘换位半硬铜导 线，平衡绕组导线屈服强度可提高4倍以上，低压绕 组导线屈服强度提高2倍左右。有效提高了该变压 器平衡绕组抗短路电流冲击能力。

（2） 增加变压器撑条数量，提高绕组的支持 力，也提高了该变压器绕组抗短路电流冲击能力。

（3） 新换的绕组换位处采用垫块垫实，并且绑 扎好，防止松动，避免在电动力冲击下变形损坏。

（4） 预压线圈时调整线圈的安匝平衡，保证在 绕组受到短路电流冲击时，减少线圈轴向受力，从 而保护变压器。 7 修复后变压器运行情况

修复后的变压器绕组导线屈服强度以及抗短 路电流冲击能力均有较大提高。特别是对于平衡 绕组，采取上述措施后，其抗外部单相接地短路的 能力有了极大的提高。变压器返厂3个月后修复返 回，现场安装完成后，外观检查正常，各项试验结果 均合格，投运至今运行正常。