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淺談110kV變壓器匝間短路故障試驗(yàn)分析

吳春志

（國(guó)網(wǎng)江西宜黃縣供電有限責(zé)任公司，江西 撫州 344400）

文章以某110kV變壓器為例，對(duì)110kV變壓器匝間短路故障試驗(yàn)進(jìn)行分析，提出了防止110kV變壓器出現(xiàn)匝間短路故障的改進(jìn)措施，以供參考。

110kV變壓器；匝間短路故障；試驗(yàn)分析

1 前言

110kV變壓器匝間短路故障是值得關(guān)注的問(wèn)題，主要是因?yàn)樽儔浩鞅旧硎亲顬榘嘿F的電力設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，不僅會(huì)造成設(shè)備方面的損失，還會(huì)影響供電的可靠性與穩(wěn)定性，破壞電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至?xí)斐蓢?yán)重的安全事故。本文以某110kV變壓器匝間短路故障為例，事故發(fā)生的過(guò)程表現(xiàn)為：該變壓器為2006年的產(chǎn)品，型號(hào)為SSZ10-31500/ll0三卷變壓器，在該變壓器運(yùn)行的過(guò)程中，主變兩側(cè)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)跳閘故障，現(xiàn)場(chǎng)人員立即根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，通過(guò)對(duì)PT設(shè)備、CT設(shè)備、刀閘、三側(cè)開(kāi)關(guān)以及變壓器本體進(jìn)行詳細(xì)的查看，發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣套管存在輕微漏油問(wèn)題，并且瓦斯繼電器內(nèi)存在有2/3氣體。通過(guò)采用試驗(yàn)分析，對(duì)變壓器的故障類(lèi)型進(jìn)行判斷，并根據(jù)實(shí)際狀況采取相應(yīng)的處理方案進(jìn)行處理，順利的將故障排除。110kV變壓器匝間短路故障試驗(yàn)分析的步驟主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

2 110kV變壓器匝間短路故障試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)項(xiàng)目

項(xiàng)目試驗(yàn)至關(guān)重要，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）檢測(cè)繞組直流電阻。檢測(cè)繞組直流電阻的原理表現(xiàn)為：變壓器繞組直流電阻的檢測(cè)，是一項(xiàng)非常重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，是一種方便、有效的考核繞組縱絕緣與電流回路連接狀況的試驗(yàn)，其能夠反應(yīng)繞組匝間短路、接頭接觸不良、導(dǎo)線(xiàn)電阻差異、分解開(kāi)關(guān)接觸狀況、繞組斷股等故障。在25℃環(huán)境中對(duì)變壓器繞組直流電阻進(jìn)行測(cè)試，歷次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為：主變高壓側(cè)ROA為0.6726Ω，ROB為0.6768Ω，ROC為0.6779Ω，誤差為0.78%，中壓側(cè)ROAm為94.40mΩ，ROBm為94.44mΩ，ROCm為94.23mΩ，誤差為0.22%；故障后試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為：主變高壓側(cè)ROA為0.6713Ω，ROB為0.6294Ω，ROC為0.6744Ω，誤差為6.83%，中壓側(cè)ROAm為 92.38mΩ，ROBm為 93.14mΩ，ROCm為92.26mΩ，誤差為0.95%；經(jīng)過(guò)檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明繞組直流電阻明顯減小，誤差超出了相應(yīng)的規(guī)定值，直流電阻明顯降低通常是由匝間短路故障造成的。

（2）油色譜試驗(yàn)。通常狀況下，為了檢測(cè)變壓器內(nèi)部是否存在電弧放電故障，需要對(duì)變壓器內(nèi)的乙炔氣體、氫氣的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行檢測(cè)。其中乙炔氣體是固體絕緣材料過(guò)熱或者受到電弧后分解產(chǎn)生的一種氣體；氫氣是主要是由于固體絕緣材料、絕緣油受到電弧影響后產(chǎn)生的氣體，還有可能是由于固體絕緣材料、絕緣油過(guò)熱分解產(chǎn)生的。通過(guò)對(duì)該110kV變壓器故障前后的色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得知，本次故障發(fā)生之后，氫氣的體積分?jǐn)?shù)為223.65×10-6，乙炔氣體的體積分?jǐn)?shù)為66.36×10-6，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，110kV變壓器中乙炔氣體的體積分?jǐn)?shù)不能超過(guò)5×10-6，氫氣的體積分?jǐn)?shù)不能超過(guò)150×10-6，由此可以看出兩種氣體的試驗(yàn)值已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，初步認(rèn)定為是由于變壓器內(nèi)部的放電現(xiàn)象導(dǎo)致的。由于乙炔含量與氫氣的含量嚴(yán)重的超標(biāo)，查看變壓器的保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，保護(hù)裝置發(fā)出了“差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”和“輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作”等信號(hào)，進(jìn)行輕瓦斯試驗(yàn)，其動(dòng)作正確，節(jié)點(diǎn)方面也相對(duì)良好，并進(jìn)一步驗(yàn)證了是由于變壓器內(nèi)部的放電現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)致的匝間短路故障。

（3）短路損耗試驗(yàn)。短路損耗試驗(yàn)的原理表現(xiàn)為：在變壓器一側(cè)繞組中通過(guò)正弦波形、額定頻率的額定電流，另一側(cè)繞組短路時(shí)的阻抗被稱(chēng)之為變壓器的短路阻抗，通常對(duì)于參考阻抗采用百分?jǐn)?shù)進(jìn)行表示。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，加壓側(cè)110kV加壓時(shí)，發(fā)生短路損耗偏大的問(wèn)題，反復(fù)充放電測(cè)量直流電阻，能夠準(zhǔn)確的測(cè)量電阻與其他兩相的偏差，并確定繞組存在匝間短路故障。

（4）變比試驗(yàn)。由于變壓器的中壓繞組存在匝間短路故障，導(dǎo)致變壓器的電阻顯著的增大，測(cè)試電流也相對(duì)較大，因此當(dāng)變壓器出現(xiàn)匝間故障時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行變比試驗(yàn)，例如110kV側(cè)對(duì)350kV側(cè)，實(shí)際電壓溢出了儀器測(cè)試電壓的量程，因?yàn)闇y(cè)試儀器測(cè)試電壓的最大值為36V，因此并不能得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了中壓繞組存在的匝間短路故障的問(wèn)題。

（5）繞組變形試驗(yàn)。在高頻率電壓的作用下，變壓器的所有繞組都可以作為一個(gè)由曲線(xiàn)電阻、電容、電感等分布參數(shù)形成的無(wú)源線(xiàn)性雙口網(wǎng)絡(luò)，如果繞組發(fā)生變形，將會(huì)導(dǎo)致分布參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而導(dǎo)致其等效網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，通過(guò)采用頻率相應(yīng)分析法對(duì)變壓器繞組的變形狀況進(jìn)行檢測(cè)，是根據(jù)變壓器各個(gè)繞組的幅頻響應(yīng)特性，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行橫向或者縱向比較，然后跟比幅頻響應(yīng)特性的差別，判斷變壓器的繞組是否發(fā)生變形問(wèn)題，通過(guò)對(duì)高壓繞組頻率響應(yīng)特性曲線(xiàn)進(jìn)行橫向比較，在中頻段與低頻段都出現(xiàn)了明顯的三相不一致?tīng)顩r，也就是說(shuō)變壓器繞組發(fā)生了明顯的變形；通過(guò)對(duì)低壓繞組頻率響應(yīng)特性曲線(xiàn)進(jìn)行橫向比較，高頻段和中頻段出現(xiàn)了較為明顯的三相不一致?tīng)顩r，即表明變壓器繞組同樣發(fā)生了明顯的變形。綜上所述，由于變壓器發(fā)生了嚴(yán)重的匝間短路，導(dǎo)致繞組發(fā)生了明顯的變形。

2.2 匝間短路故障的整體判斷

通過(guò)各項(xiàng)試驗(yàn)，獲得以下整體判斷結(jié)論：氫氣超標(biāo)是由于變壓器內(nèi)部存在放電現(xiàn)象導(dǎo)致的；乙炔的含量超標(biāo)是由于短路故障、故障點(diǎn)局部溫度高于金屬熔點(diǎn)；總烴量超標(biāo)由于短路故障引起；110kV側(cè)損耗試驗(yàn)表明，在110kV側(cè)加壓，短路損耗增大，表明110kV側(cè)出現(xiàn)短路故障；直流電阻的誤差超標(biāo)，直流電阻明顯偏小，表明110kV變壓器存在匝間短路故障。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，通過(guò)對(duì)110kV變壓器的匝間短路故障進(jìn)行試驗(yàn)分析，能夠準(zhǔn)確的判斷變壓器的故障類(lèi)型，然后采取相應(yīng)的改進(jìn)措施對(duì)匝間短路故障進(jìn)行處理，對(duì)保證變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性具有非常重要的作用。

[1]李強(qiáng)，孫昭昌，曹曉華，程謀銓.一臺(tái)110kV變壓器出口短路試驗(yàn)分析[J].變壓器，2012，49（08）：55-59.

[2]李健，趙雙兵，張紅旗，胡科.110kV變壓器匝間短路故障分析與處理[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，25（02）：8-10.

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