【摘要】 某电厂2台600MW机组，两台机励磁变均采用树脂浇筑干式变压器，三相间隔独立，机组励磁采用ABB UNITROL 5000型调节器。2005年投产，至2019年5月发生故障，励磁变故障烧毁更换。经过对#1机励磁变压器出现的故障进行分析和提出针对性防范措施。
【关键词】励磁变 故障原因 防范措施
事故经过：
运行方式
2019年05月26日中班， 22:35机组AGC投入，负荷585MW，六台磨运行，励磁变功率1.30MW，转子电压331V，转子电流3491A 。
事故经过
2019-05-26
#5机组小修后第一次带负荷，22:35 #5机组负荷585MW，#5机组跳闸，#5机跳闸首出：电跳机，查#5励磁变差动保护、#5励磁变速断保护、#5励磁变过流保护、发电机定子接地保护动作，就地检查#5励磁变本体有焦味，变压器外罩焦黑。
23:00电气专业人员到#5机继电保护室查看发变组保护柜保护动作情况，两套励磁变T35型保护显示差动保护、电流速断保护、过流保护动作。两套G60型发电机保护发定子接地保护动作信号。两套主变保护T35、厂变保护T35装置均无保护动作信号。判断故障设备为#5励磁变。
2019-05-27
00:39将#5主变开关5005由热备用转冷备用
04:01将#5发变组由冷备用转检修；
04:34许可《#5机励磁变检查》应急抢修单，检修人员检查发现#5励磁变B相烧焦。
B相高压侧故障点 B相低压侧上方故障点
B相低压侧下方故障点 C相低压侧上方故障点
#5励磁变保护动作，#5机组跳闸。就地检查两套保护跳闸信号均为励磁变差动、励磁变速断、励磁变过流。
励磁变保护T35装置动作信息 发电机保护G60装置信息。
保护装置数据调查
1 ET-T35-I励磁变保护事件记录
2 ET-T35-I励磁变保护故障录波
3 ET-T35-II励磁变保护事件记录
4 ET-T35-II励磁变保护故障录波
5发电机保护G60-I事件记录（第二套保护第一套完全一致）
6机组故障录波器波形
分析故障性质：
1．发变组各保护装置对时时间正确。保护元件启动/动作时序：
24秒915毫秒励磁变T35保护A B相差动元件启动
24秒918毫秒励磁变T35保护B C相反时限过流保护启动(瞬时动作)
24秒924毫秒两套发电机G60保护B相低电压元件动作
24秒928毫秒励磁变T35保护反时限过流保护动作
24秒934毫秒发电机辅助过电压元件动作（取自发电机中性点）
24秒938毫秒励磁变T35保护差动保护动作、电流速断保护动作
25秒935毫秒，发电机G60保护定子接地保护动作（定子接地整定时间1秒）
2. 故障定性分析：
2.1保护故障信息波形（竖红线为跳闸时刻），高压侧电流有A、C同相，幅值一致，B相与A、C相相反，幅值为A、C相的两倍。跳闸前、跳闸后，仍保持明显的这个特征。保护信息回放，高压侧先有故障电流，后有低压侧故障电流。
2.2. 高、低压侧故障先后时间：
故障前高低侧电流
24S.893mS时，B相电流突变524A（幅值）低压侧电流正常
说明励磁变B相高压侧故障，再发展到低压侧。
2.3. 励磁变B相是匝间故障还是还是高压侧接地？
1）励磁变T35差动信息截屏：915mS 时，差动启动。由于励磁变没有单独的匝间保护，此时差动保护是完全可以反映匝间故障的。
2）G60发电机保护信息截屏：934mS 时，发电机接地保护启动。从时间上看，可以理解为匝间故障造成电弧接地。
3）综合以上理论分析，可以初步认为励磁变差动保护先启动，即为励磁变B相匝间故障为首出故障。
2.4. 高压侧故障分析：
高压侧B相绕组发生匝间短路，故障点处出现短路电流IkB，正序、负序故障分量相等，无零序分量。经过故障分量法推断出A相和B相电流相等并同相，且与B相短路电流反向，与T35励磁变保护中的高压侧故障电流波形相吻合。
B相高压侧存在匝间故障。顶部绕组已露出，浇筑绝缘材料已烧毁。故障电流转换到低压侧，低压侧A相和B相绕组产生了故障电流，但C相故障电流为0，理论分析与T35励磁变保护事件记录中24秒915毫秒A、 B相比例制动差动元件最先启动相符合。高压侧B相短路电流跳闸前最高达5653A，匝间故障后形成接地，造成B相电压下降明显，二次侧B相电压降低至6V（额定57.74V）。发电机G60保护B相低电压元件35分24秒924毫秒动作，中性点辅助过电压元件35分24秒934毫秒动作，35分25秒935毫秒，定子接地保护动作。与G60保护装置信息相符合。故障切除后4.3S，B相幅值仍有600多A，高压侧B相匝间故障特征一致持续。原因为自并励机组，虽然已解列，发电机利用剩磁持续向短路点提供短路电流。
2.5. 低压侧故障分析：
因低压侧为三角接法，高压侧短路在绕组内感应的电流非常大，若B相高压瞬时电流6000A时，低压侧B相绕组内电流理论值为136kA。因发电机持续提供故障电流，且衰减时间长，低压绕组内故障电流持续也长，引起B、C相绕组烧坏。
原因分析：
1.直接原因：#5励磁变高压侧B相匝间短路引发故障。励磁变长期自冷运行，绕组温度较有风冷运行的励磁变高，对变压器的运行寿命不利。对变压器的温度管控疏忽。长期温度偏高，影响了设备绝缘强度，导致匝间故障的发生。
2. 根本原因：17年3月份A修，进行了清扫与预防性试验。19年506C修时，没有进行必要的检查与试验。
3. 设备原因：#5励磁变运行年限已有14年，设备绝缘存在薄弱点，引发高压侧B相绕组匝间绝缘下降，导致在运行中发生匝间绝缘击穿短路。匝间短路电流大，破坏性非常大。
4. 管理原因：
此变压器为ABB励磁成套供货，原设计为自冷方式下长期运行。励磁变三相测温元件接入励磁调节器，用于检测温度，实现报警与跳闸。相同的励磁变在其他电厂也发生过故障，掌握信息不足，因此对此变压器的检修与寿命评估不足，在有检修机会时，未进行必要的检测与试验。暴露出专业检修管理存在缺失，对励磁变的管理与维护，未予以重视。
原先的励磁变无温度远传的功能，DCS中无法监视，不利于运行、维护人员及时发现变压器的温度异常。ABB励磁部门无解决办法，在今年4月份，方找到比较合理的方案，未能在5励磁变上实施。暴露技术管理上的不到位以及对技术监督所提问题的反应不及时。
原先的励磁变为自冷方式，布置于6.4m发电机PT东侧，底部为格栅。变压器箱体内高低压侧下部，分别布置了高压CT、低压侧CT与连接排。不便于在箱体内增加冷却风扇，导致变压器长期自冷运行，绕组温度较有风冷运行的励磁变高10℃-15℃，对变压器的运行寿命不利。暴露出专业人员隐患排查不到位，安全意识欠缺。
对进口设备的使用，必须有适合运行现场条件的技术管控措施，不能教条地遵照说明书或铭牌规定。
防范措施：
针对防止电力生产重大事故25项反措，要一一落实到电力设备和运行技术管理中。及时学习电力系统类似事故和技术监督下发的预警。举一反三，对其他电气重要设备进行评估，筛选出设备隐患，合理安排检查与试验，及时消除隐患，真正做到安全第一，预防为主。
为避免本次事故的再次发生， 针对#6励磁变做好预防工作。
在有调停机会或小修时，对励磁变的绝缘、阻值测试进行测试，采用耐压试验来判断干式励磁变绕组匝间绝缘。联系技术部门，开展有针对性的诊断与测试工作。同时做好定期设备清扫，预试工作。
改善#6励磁变的冷却方式，设法将#6机组励磁变冷却方式由自冷改为风冷，增加冷却风扇与温控器。将底部格栅板封闭，降低外部灰尘、水汽对变压器带来的不利影响。在#6励磁变的冷却方式未整改前，采用加装临时轴流风扇，增加散热，控制温度。
在#6励磁变增加温度远传的元器件，使励磁变温度的监视可在DCS中监视，同时在励磁调节器就地的ECT上，也能显示温度值。在未整改前，定期巡查励磁变温度并记录，同时定点测量励磁变外壳温度，做好负荷和温度变化的关系曲线。
多方收资，掌握电力系统前沿的新技术和事故信息，技术提高技术水平，避免重蹈覆辙。针对在线故障监测和消除技术，机器人全覆盖巡检，物联网+智能应用，事故大数据预警等及时学习和推广应用。
参考文献：
[1] #5励磁变故障分析报告
[2] 贺家李 宋从矩 电力系统继电保护原理
