1事故經(jīng)過
　　2003年8月22日，某變電所遭受雷暴襲擊，12時(shí)43分該變電所66kV草通東線發(fā)生a、b相接地故障，保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合成功;同時(shí)2號(hào)主變(鋁繞組薄絕緣變壓器，型號(hào)為SFD一63000/220，雙繞組結(jié)構(gòu)，1976年出廠)輕、重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，主變兩側(cè)開關(guān)跳閘;66kVn段母線三相避雷器動(dòng)作[FZ一63，殘壓值244kV(峰值)]。變電所系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。
圖一.doc
2現(xiàn)場(chǎng)檢查試驗(yàn)情況
　　當(dāng)天對(duì)2號(hào)主變進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器壓力釋放閥、220kV中性點(diǎn)避雷器沒有動(dòng)作，主變本體無噴、漏油現(xiàn)象，外部檢查未見異常。
　　從22OkV故障錄波圖顯示故障持續(xù)時(shí)間約280ms，故障電流方均根值A(chǔ)相593名A，B相983.6A，C相416.4A。
　　氣體繼電器檢測(cè)正常。繞組直流電阻測(cè)試無異常(見表1)。色譜試驗(yàn)表明變壓器內(nèi)部發(fā)生過高能量放電(見表2)。
　　采用頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法對(duì)高低壓繞組測(cè)試表明，繞組不存在明顯變形。
為了確定變壓器繞組絕緣是否損壞以及可能損壞的程度，進(jìn)行了局部放電試驗(yàn)。測(cè)試中對(duì)高低壓繞組同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。首先測(cè)試高壓C相、低壓c相，在低壓bc加壓。試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)在L3倍額定電壓下，高低壓局部視在放電量都很大，高壓約為5000pC，低壓側(cè)約為4000pC。由于放電波形不穩(wěn)定，很難比對(duì)高低壓繞組放電量變化情況。測(cè)試高壓A相、低壓a相，在低壓ca加壓，施加電壓約80%額定電壓時(shí)，高低壓繞組放電量突然增大，放電量達(dá)數(shù)萬pC。于是降低施加電壓，通過比對(duì)高低壓繞組放電情況，認(rèn)為很可能低壓存在嚴(yán)重放電。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，放電趨于穩(wěn)定，但高數(shù)值放電仍然時(shí)常出現(xiàn)。測(cè)試高壓B相、低壓b相時(shí)，高低壓繞組均沒有出現(xiàn)大的放電量，放電量為18OpC。重新測(cè)試高壓C相、低壓C相時(shí)，發(fā)現(xiàn)高低壓繞組的放電量均已經(jīng)很小，約為200PC。而重新測(cè)試高壓A相、低壓a相時(shí)仍然有幅值很大的放電波形時(shí)常出現(xiàn)。綜合分析可以認(rèn)定高壓A相出現(xiàn)的大幅值的放電波形是低壓a相傳遞過去的，低壓a相局部縱向絕緣存在嚴(yán)重的損壞情況。第一次測(cè)試高壓C相出現(xiàn)的大幅值放電波形實(shí)際也是從低壓a相傳遞過去的。只不過隨著加壓時(shí)間的延長(zhǎng)，損壞的匝間毛刺變小，低壓a相起始放電電壓上升，使得重新測(cè)試C相時(shí)低壓a相放電量大大降低(這時(shí)低壓a相施加的電壓只有65%匝電壓)。
　　局部放電試驗(yàn)后，進(jìn)行了色譜試驗(yàn)(見表3)。由表3可見，CZH:數(shù)值有了較大的增長(zhǎng)，從側(cè)面說明了局部放電試驗(yàn)時(shí)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重放電。

3解體檢查

　　從圖2可以看到，低壓a相繞組部分匝間絕緣燒損嚴(yán)重，上數(shù)第11、12層，燒損處寬scm，匝間、股間均有燒損，股間有7一8股短路，燒蝕深度約smm。
從圖3還可以看到另一處的燒損情況，低壓a相上數(shù)第2層絕緣也已經(jīng)燒損，且附近有大量積碳。
4事故過程及原因分析
　　輸電線路上出現(xiàn)的雷電過電壓有兩種形式，一種是感應(yīng)雷過電壓，另一種是直擊雷過電壓。比較感應(yīng)雷與直擊雷的特點(diǎn)，從三相避雷器同時(shí)動(dòng)作的特征看，此次雷擊更符合感應(yīng)雷過電壓的特點(diǎn)。
　　當(dāng)雷電波人侵到避雷器后，閥式避雷器動(dòng)作。加在變壓器66kV側(cè)上的電壓為避雷器殘壓。由于避雷器距離變壓器有一段距離，因此變壓器承受的最大沖擊電壓實(shí)際上要大于避雷器殘壓值。理論分析與實(shí)測(cè)均表明，避雷器動(dòng)作后施加在變壓器上的電壓具有振蕩的性質(zhì)，其振蕩軸為避雷器的殘壓。這是由于避雷器動(dòng)作后產(chǎn)生的負(fù)電壓波在避雷器與變壓器之間多次反射而引起的。這種波形與全波相差較大，對(duì)變壓器絕緣的作用與截波的作用較為接近。實(shí)測(cè)表明，在相同幅值情況下，截波作用時(shí)繞組的最大電位梯度將比全波作用時(shí)為大。因此常以變壓器絕緣承受截波的能力來說明運(yùn)行中該變壓器承受雷電波的能力。當(dāng)雷電波人侵變電所時(shí)，若變壓器受到的最大沖擊電壓值小于變壓器本身的多次截波耐壓值(見式1)，則變壓器不會(huì)發(fā)生事故;反之，則可能造成雷害事故。

　　變壓器受到人侵波后，其內(nèi)部將發(fā)生極其復(fù)雜的過渡過程。為便于定性分析，將變壓器單相繞組簡(jiǎn)化等值為縱向電容、對(duì)地電容與電感組成的等值網(wǎng)絡(luò)，以直角波人侵時(shí)的情況為例進(jìn)行分析。對(duì)于普通連續(xù)式繞組，無論末端開路還是接地，沿繞組的初始電位分布近似簡(jiǎn)化為:

　　對(duì)于普通連續(xù)式繞組來說(事故變壓器66kV側(cè)繞組即為這種形式)，無論是其末端接地還是開路，其初始電位分布可近似看成相同的。繞組中的初始電位分布是很不均勻的。初始電位分布不均勻的原因是因?yàn)閷?duì)地電容的存在，大部分電位降落在繞組首端附近，繞組首端的電位梯度最大。在初始瞬間，繞組首端的電位梯度為平均電位梯度的a倍。因此，繞組首端絕緣相對(duì)來講是最容易被破壞的。在此次事故中，變壓器繞組實(shí)際損壞情況也符合這一點(diǎn)。
　　由于繞組中初始電位分布與穩(wěn)態(tài)電位分布不同，因此從初始分布到穩(wěn)態(tài)分布必然有一個(gè)過渡過程，電感與電容的存在又使得此過渡過程必將具有振蕩性質(zhì)。振蕩過程與作用在繞組上的沖擊電壓波形有關(guān)。沖擊電壓波頭時(shí)間越短，上升速度越快，初始電位分布與穩(wěn)態(tài)電位分布就相差越遠(yuǎn)，振蕩過程也就更加激烈，繞組各點(diǎn)對(duì)地的最大電位和縱向電位梯度也將較大。所以降低人侵波的陡度對(duì)繞組的主絕緣特別是縱絕緣的保護(hù)很重要。此外，沖擊電壓波波尾的長(zhǎng)短對(duì)振蕩過程也是有影響的，若波尾較短，則振蕩過程發(fā)展不充分，外加沖擊電壓幅值已有較大衰減，故繞組各點(diǎn)的對(duì)地最大電位也會(huì)較低。
　　改變初始電位分布，使之接近穩(wěn)態(tài)電壓分布可以降低繞組各點(diǎn)在震蕩過程中出現(xiàn)的最大電位與最大電位梯度。常用的措施一是采用補(bǔ)償對(duì)地電容影響的辦法，因?yàn)閷?duì)地電容是引起繞組初始電位分布不均勻的主要原因;二是采用增加縱向電容的方法使繞組對(duì)地電容的影響相對(duì)減小。
　　對(duì)于三角接線，因繞組對(duì)沖擊波的阻抗遠(yuǎn)大于線路波阻，所以當(dāng)一相進(jìn)波時(shí)，變壓器其它兩個(gè)端點(diǎn)可視為接地，其情況與末端接地的單相繞組相同。兩相或三相進(jìn)波時(shí)可以采用疊加法，這時(shí)繞組中部對(duì)地最高電位可達(dá)2倍穩(wěn)態(tài)電壓值。
　　另外，當(dāng)沖擊波人侵時(shí)，由于繞組間的電磁禍合，因此其它繞組會(huì)出現(xiàn)靜電分量和電磁分量的傳遞過電壓。但對(duì)本文中所涉及的變壓器影響很小，故不進(jìn)行詳細(xì)分析。
　　電站式閥式避雷器在相當(dāng)范圍內(nèi)的雷電流作用下殘壓值是大致相同的。既然三相避雷器同時(shí)動(dòng)作，角形接線的三相繞組也應(yīng)該遭受同樣的沖擊波作用，但為什么只有a相繞組絕緣遭到破壞，其它兩相絕緣完好呢?其主要原因是除了三相避雷器特性之間存在個(gè)體差異引起沖擊波時(shí)間上的差異外，更主要的是變壓器經(jīng)過20多年的運(yùn)行，三相繞組絕緣已經(jīng)老化，三相繞組絕緣強(qiáng)度存在差異，尤其是低壓a相繞組最為薄弱。
5結(jié)論
　　通過以上分析可以看出，雷電沖擊引起三相閥式避雷器動(dòng)作，以殘壓為中心軸的沖擊波是破壞變壓器66kV側(cè)繞組縱絕緣的直接原因。當(dāng)縱絕緣不可恢復(fù)地受到破壞后，22OkV側(cè)(電源側(cè))尚未跳閘，施加在匝間的工頻電壓引起強(qiáng)烈的電弧放電，進(jìn)一步使匝間絕緣遭到破壞，導(dǎo)線嚴(yán)重?zé)g。電弧放電使絕緣油裂解產(chǎn)生大量氣體，造成重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，變壓器跳閘。此外，引起三相避雷器同時(shí)動(dòng)作的很可能是感應(yīng)雷過電壓，感應(yīng)雷過電壓與地形有較密切的關(guān)系，知道這一點(diǎn)對(duì)當(dāng)?shù)氐姆览子幸欢ㄒ饬x。