110kV变压器匝间短路故障电气试验分析

龙源期刊网变压器匝间短路故障电气试验分析作者：王冬来源：《华中电力》2014年第03期摘要：我们通过对110kV变压器故障工程实例介绍了综合运用多种试验手段对变压器故障进行定位分析的方法，并在经过分析多种试验结果的前提下，结合电气试验结果，我们认为其绕组制作过程中没有使用半硬导线，缺乏抗短路能力，导致绕组内部发生匝间短路故障。最后我们还提出来了一些检修建议，为防止以后变压器出现类似故障而提前预判，提供了事故处理借鉴。关键词：变压器；匝间短路；实验分析变压器是电力系统中尤为重要的电气设备，在整个电力系统中它担负着能量和电压转换的重任。而变压器是否安全运行，将直接影响电力系统是否能够稳定地工作运转。但是因为变压器本身的贵重价值及其重要性，若一发生故障或者受到破坏，影响范围将会很大，系统难以正常运行，造成严重的后果，给工厂必然带来经济上的重大的损失。而变压器匝间短路故障是一种比较常见的绝缘故障，若其有轻微的匝间短路则不易被发现，而且变压器仍然可以像正常一样运行。但是如果不排除这种故障，这种轻微的匝间短路就会发展的越来越严重，给工业生产带来严重的后果。一、110kV变压器匝间短路故障原因分析西宁地区某一变电站1台110kV电力变压器发生了短路故障。这一110kV主变型号为SFZ10-40000/10，容量40000kVA，电压组合110±8×1.25%/10.5kV，接线组别YNd11，属免维护型变压器。2010年9月份由于西宁厂区扩建，不断增加部分负荷，紧接着就出现了电缆头、10kV避雷器损坏等情况。2011年2月变压器出现故障，事故出现以后，我们进行了及时的油和气体的采集。从故障现象看，变压器可能已严重损坏，原因极有可能是发生了匝间短路故障。事故发生后我们在现场进行了勘测，我们对事故后的油与气体进行了初步分析，通过三比值分析方法大体粗略得判断：变压器的内部可能出现电弧放电的故障。变压器内部一旦出现放电故障，出现的较好情况是变压器内部的绝缘就会自行恢复，如果经过试验确认变压器没有故障后其依然可以投入使用运行。若发生在比较严重的情况下，过电压极有可能对变压器的绝缘或者变压器绕组造成不可挽回的损失，一般的表现形式为：绕组本身出现故障，主绝缘故障或者绕组纵绝缘故障。若绕组本身出现严重的故障，像出现导线断线断股、焊接处接触不良或脱落等情况时，三相绕组的直流电阻就会发生很大误差。由此经验的不断积累，我们认真的进行了以下分析：（一）油色谱实验龙源期刊网一般情况下，要判断变压器内部是否发生电弧放电型故障，只要观察H2（氢气）与C2H2（乙炔气体）体积分数就可。其中，虽然H2在固体绝缘材料过热、绝缘油过热时也会分解产生，但它的主要还是固体绝缘材料和绝缘油受到电弧后分解的产物；然C2H2则是固体绝缘材料过热以及受到电弧后分解的特征气体。本次故障发生以后油中H2体积分数最大为217.25×10﹣6，C2H2体积分数最大为56.13×10﹣6，而根据《青海西宁电力公司预防性试验规程》，运行中的设备，油中溶解气体体积分数应满足以下要求：H2体积分数不超过150×10-6；C2H2体积分数不超过5×10-6。从试验对比数据中我们可以看出，故障发生后这两种气体试验值严重超标，我们初步分析诊断为变压器内部发生了放电性故障，可能是固体绝缘线圈匝间、分接开关等原因造成的。（二）变比试验变压器中因为压绕组存在着匝间短路故障，致使Vm相电阻明显增大，测试电流变大，所以在发生故障后的变比试验（35kV侧对10kV侧）中，实际电压超过了仪器测试电压量程（测试仪器测试电压最大值为36V），因此没有办法测出数据，从而进一步验证了绕组存在匝间短路故障的判断。（三）电气试验分析首先，我们通过测变压器线圈变压比、直流电阻，得出数据，依此作为判断线圈完整性与线圈故障的依据。我们控制相间直流电阻误差值都在士2%之内，数据表明三相直流电阻基本正常，同时变压比也在合格的范围之内。经过试验分析我们可以初步判定为匝间、股间与线圈引线并无短接牢固现象或者明显的烧断的现象。其次，此外我们分别对每侧线圈进行绝缘电阻测量：其中在高对低、高对中、高对地之间的测量中测得绝缘电阻均在500oMn以上，绝缘电阻比较高。而且我们还对其它几侧进行了测量。再次，通过分析测量数据，我们发现中低压侧绝缘（测试温度7℃）电阻偏低，绝缘水平明显下降。而在绝缘遭到破坏后，介质内部的离子会增加，传导电流增加的特别快，因此绝缘电阻会变小。所以我们初步认为可能故障会发生在变压器中的低压侧。我们为了更进一步确认故障的性质，所以我们测量了变压器的泄漏电流，测试结果如我们所想，泄漏电流的测量数据结果进一步表明了故障应该出现在变压器中的低压侧。最后，通过对以上试验结果的分析我们可以判断变压器故障应该发生在变压器中的低压侧。为了明确的查明故障部位和故障的相别，我们又进行了操作波感应耐压试验。在变压器发生匝间短路时，其实就是有一些电阻损耗，所以致使回路的效率变低，而在变压器绕组上发生作用的电压变成波头的时间就会随着缩短，波尾随之急速下降。波感应耐压试验测量结果与我们做出的波形图表明发生故障的相别在A相，这为我们进一步对故障的分析提供了真实可靠的依据。龙源期刊网（四）结论根据油色谱试验，变比实验和电气试验的综合分析，故障极有可能出现在变压器A相低压侧。得到这一试验分析结果，我们马上研究讨论了变压器的检修方案。在厂家配合下，我们将对变压器进行吊罩从而开展全面检查，拿掉上铁扼，取出A相的低压侧线圈绕组。我们发现低压A相绕组已烧损严重。通过观察分析，我们认为在绕组第十匝间换位处，由于短路而致使A相低压线圈的局部遭到严重的烧伤。绕组内层出现大面积烧黑现象，绝缘早已被破坏，此外铁心片上还有局部变黑的现象。把绕组线圈取出以后，维修人员在现场进行了及时的抢修，把烧坏的三饼线圈换掉，于此同时填塞了青棵纸在烧变黑的铁心片间，用来防止铁心片的搭接，此外还通过压力式滤油与真空处理把受污严重的变压器油进行了大清理。二、防范措施及建议为防止青海西宁电厂网内再次出现相似的变压器设备故障，我们提出了几点主要防范措施及建议：第一，必须严格执行青海西宁电力（集团）有限责任公司预防变压器出现故障的相关措施的要求，采购人员在购买变压器时应选择具有丰富的制造经验和信誉良好的生产厂家，选择具有良好销售业绩和有质量保证的产品，同时管理人员还应加强对变压器入网时选型的管理。而对于110kV变压器，必须购买已经过突发短路试验的合格产品。第二，除此之外为了预防天气对变压器的伤害，还应加强对35kV线路的防雷措施，进一步加强输电线路对抵御自然灾害的防御措施。如可以通过改善架空线路的接地网、在导线上方的地线横担架设架空地线，此外还可以多在厂中装备些线路避雷器等措施。总结：变压器作为电力系统的一种重要的输变电设备，其特点是内部结构复杂，它的材料涉及繁多，因此故障产生时会具有多样性、模糊性或复杂性的特点。这就需要我们在进行变压器故障判断时综合使用各种有效地测试手段，尤其是电气试验分析的方法，对变压器出现故障的部位，故障的损坏程度及故障的性质做出准确科学严谨的判断。参考文献：[1]李建明，朱康.高压电器设备试验方法[M].北京：中国电力出版社，2001.[2]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009.[3]胡启凡.变压器试验技术[M]北京：中国电力出版社，2010.