1事故經(jīng)過
　　2003年8月22日，某變電所遭受雷暴襲擊，12時43分該變電所66kV草通東線發(fā)生a、b相接地故障，保護動作跳閘，重合成功;同時2號主變(鋁繞組薄絕緣變壓器，型號為SFD一63000/220，雙繞組結構，1976年出廠)輕、重瓦斯保護動作，主變兩側開關跳閘;66kVn段母線三相避雷器動作[FZ一63，殘壓值244kV(峰值)]。變電所系統(tǒng)簡圖如圖1所示。
圖一.doc
2現(xiàn)場檢查試驗情況
　　當天對2號主變進行檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器壓力釋放閥、220kV中性點避雷器沒有動作，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)時間約280ms，故障電流方均根值A相593名A，B相983.6A，C相416.4A。
　　氣體繼電器檢測正常。繞組直流電阻測試無異常(見表1)。色譜試驗表明變壓器內(nèi)部發(fā)生過高能量放電(見表2)。
　　采用頻率響應法和低電壓短路阻抗法對高低壓繞組測試表明，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，進行了局部放電試驗。測試中對高低壓繞組同時進行監(jiān)測。首先測試高壓C相、低壓c相，在低壓bc加壓。試驗時發(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，低壓側約為4000pC。由于放電波形不穩(wěn)定，很難比對高低壓繞組放電量變化情況。測試高壓A相、低壓a相，在低壓ca加壓，施加電壓約80%額定電壓時，高低壓繞組放電量突然增大，放電量達數(shù)萬pC。于是降低施加電壓，通過比對高低壓繞組放電情況，認為很可能低壓存在嚴重放電。隨著時間的延長，放電趨于穩(wěn)定，但高數(shù)值放電仍然時常出現(xiàn)。測試高壓B相、低壓b相時，高低壓繞組均沒有出現(xiàn)大的放電量，放電量為18OpC。重新測試高壓C相、低壓C相時，發(fā)現(xiàn)高低壓繞組的放電量均已經(jīng)很小，約為200PC。而重新測試高壓A相、低壓a相時仍然有幅值很大的放電波形時常出現(xiàn)。綜合分析可以認定高壓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重的損壞情況。第一次測試高壓C相出現(xiàn)的大幅值放電波形實際也是從低壓a相傳遞過去的。只不過隨著加壓時間的延長，損壞的匝間毛刺變小，低壓a相起始放電電壓上升，使得重新測試C相時低壓a相放電量大大降低(這時低壓a相施加的電壓只有65%匝電壓)。
　　局部放電試驗后，進行了色譜試驗(見表3)。由表3可見，CZH:數(shù)值有了較大的增長，從側面說明了局部放電試驗時變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重放電。

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，一種是感應雷過電壓，另一種是直擊雷過電壓。比較感應雷與直擊雷的特點，從三相避雷器同時動作的特征看，此次雷擊更符合感應雷過電壓的特點。
　　當雷電波人侵到避雷器后，閥式避雷器動作。加在變壓器66kV側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際上要大于避雷器殘壓值。理論分析與實測均表明，避雷器動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。這是由于避雷器動作后產(chǎn)生的負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，對變壓器絕緣的作用與截波的作用較為接近。實測表明，在相同幅值情況下，截波作用時繞組的最大電位梯度將比全波作用時為大。因此常以變壓器絕緣承受截波的能力來說明運行中該變壓器承受雷電波的能力。當雷電波人侵變電所時，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)生極其復雜的過渡過程。為便于定性分析，將變壓器單相繞組簡化等值為縱向電容、對地電容與電感組成的等值網(wǎng)絡，以直角波人侵時的情況為例進行分析。對于普通連續(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化為:

　　對于普通連續(xù)式繞組來說(事故變壓器66kV側繞組即為這種形式)，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為對地電容的存在，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，繞組首端絕緣相對來講是最容易被破壞的。在此次事故中，變壓器繞組實際損壞情況也符合這一點。
　　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。沖擊電壓波頭時間越短，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，振蕩過程也就更加激烈，繞組各點對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繞組的主絕緣特別是縱絕緣的保護很重要。此外，沖擊電壓波波尾的長短對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，故繞組各點的對地最大電位也會較低。
　　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償對地電容影響的辦法，因為對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地電容的影響相對減小。
　　對于三角接線，因繞組對沖擊波的阻抗遠大于線路波阻，所以當一相進波時，變壓器其它兩個端點可視為接地，其情況與末端接地的單相繞組相同。兩相或三相進波時可以采用疊加法，這時繞組中部對地最高電位可達2倍穩(wěn)態(tài)電壓值。
　　另外，當沖擊波人侵時，由于繞組間的電磁禍合，因此其它繞組會出現(xiàn)靜電分量和電磁分量的傳遞過電壓。但對本文中所涉及的變壓器影響很小，故不進行詳細分析。
　　電站式閥式避雷器在相當范圍內(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動作，角形接線的三相繞組也應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體差異引起沖擊波時間上的差異外，更主要的是變壓器經(jīng)過20多年的運行，三相繞組絕緣已經(jīng)老化，三相繞組絕緣強度存在差異，尤其是低壓a相繞組最為薄弱。
5結論
　　通過以上分析可以看出，雷電沖擊引起三相閥式避雷器動作，以殘壓為中心軸的沖擊波是破壞變壓器66kV側繞組縱絕緣的直接原因。當縱絕緣不可恢復地受到破壞后，22OkV側(電源側)尚未跳閘，施加在匝間的工頻電壓引起強烈的電弧放電，進一步使匝間絕緣遭到破壞，導線嚴重燒蝕。電弧放電使絕緣油裂解產(chǎn)生大量氣體，造成重瓦斯保護動作，變壓器跳閘。此外，引起三相避雷器同時動作的很可能是感應雷過電壓，感應雷過電壓與地形有較密切的關系，知道這一點對當?shù)氐姆览子幸欢ㄒ饬x。