摘 要：電力變壓器作為電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備，承擔(dān)著電能運(yùn)輸?shù)臉蛄鹤饔?，?dāng)變壓器出現(xiàn)故障時，準(zhǔn)確、快速的診斷分析出故障原因、位置等對于快速處理故障，恢復(fù)送電，提高供電可靠強(qiáng)具有重要的意義。該文著重介紹快速、合理的變壓器故障診斷步驟。

關(guān)鍵詞：變壓器 短路故障 快速診斷 診斷步驟

中圖分類號：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-02

電力變壓器承擔(dān)著電力系統(tǒng)中電壓變換的重任，它是電能分配和傳輸電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一。因此，變壓器的正常運(yùn)行是電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，因此必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長期運(yùn)行，故障和事故總不可能完全避免，且引發(fā)故障和事故又出于眾多方面的原因，而這其中變壓器短路故障占據(jù)相當(dāng)大的比重。該文主要針對電力變壓器短路故障快速診斷分析方法進(jìn)行探討。

1 變壓器短路故障

變壓器短路故障主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。

變壓器正常運(yùn)行中由于受出口短路故障的影響，遭受損壞的情況較為嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近年來，一些地區(qū)110 kV及以上電壓等級的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故，與前幾年統(tǒng)計相比呈大幅度上升的趨勢。這類故障的案例很多，特別是變壓器低壓出口短路時形成的故障一般要更換繞組，嚴(yán)重時可能要更換全部繞組，從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失，因此，尤應(yīng)引起足夠的重視。

出口短路對變壓器的影響，主要包括以下兩個方面。

1.1 短路電流引起絕緣過熱故障

變壓器突發(fā)短路時，其高、低壓繞組可能同時通過為額定值數(shù)十倍的短路電流，它將產(chǎn)生很大的熱量，使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。當(dāng)變壓器承受短路電流的能力不夠，熱穩(wěn)定性差，會使變壓器絕緣材料嚴(yán)重受損，而形成變壓器擊穿及損毀事故。

1.2 短路電動力引起繞組變形故障

變壓器受短路沖擊時，如果短路電流小，繼電保護(hù)正確動作，繞組變形將是輕微的；如果短路電流大，繼電保護(hù)延時動作甚至拒動，變形將會很嚴(yán)重，甚至造成繞組損壞。對于輕微的變形，如果不及時檢修，恢復(fù)墊塊位置，緊固繞組的壓釘及鐵軛的拉板、拉桿、加強(qiáng)引線的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會使變壓器損壞。因此診斷繞組變形程度、制訂合理的檢修策略是提高變壓器抗短路能力的一項重要措施。

2 變壓器故障診斷的步驟

變壓器故障診斷應(yīng)綜合各種有效的檢測手段和方法，對得到的各種檢測結(jié)果要進(jìn)行綜合分析和評判。因為不可能具有一種統(tǒng)一的檢測方法，也不可能存在一種面面俱到的檢測儀器，只有通過各種有效的途徑和利用各種有效的技術(shù)手段，包括電氣檢測、化學(xué)檢測、甚至超聲波檢測、紅外成像檢測等等，各項測試應(yīng)該進(jìn)行相互補(bǔ)充、驗證和綜合分析判斷，才能快速準(zhǔn)確的確定故障類型、位置，為檢修爭取時間，提高故障診斷效果。

為了更快速、準(zhǔn)確地判斷變壓器故障原因，根據(jù)Q/GDW168-2008輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程規(guī)定的試驗項目及試驗順序，結(jié)合以往變壓器故障診斷經(jīng)驗，搜集國內(nèi)外相關(guān)資料，總結(jié)出以下幾條變壓器故障診斷的步驟：（1）變壓器發(fā)生故障后，在到達(dá)現(xiàn)場之前與變電站運(yùn)行人員聯(lián)系，初步了解故障現(xiàn)場情況，掌握故障前后的保護(hù)信息，初步判斷故障的類型。（2）到現(xiàn)場取變壓器油樣，進(jìn)行油色譜分析試驗，在注重油中各種特種氣體含量的同時，注意觀察各種特種氣體的產(chǎn)氣速率，當(dāng)某種氣體短期內(nèi)迅速增加時要特別注意。（3）當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時，可用三比值法進(jìn)行分析，對故障的類型進(jìn)行初步判斷。（4）在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體時，應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣進(jìn)行分析，分析結(jié)果按平衡判據(jù)，與油中取出氣體的分析結(jié)果作比較。（5）現(xiàn)場根據(jù)初步判斷的故障情況，進(jìn)行具有針對性的變壓器檢查性試驗。

根據(jù)上述結(jié)果，分析判斷變壓器的故障類型、故障位置，并結(jié)合該設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行情況、檢修記錄等情況，按照狀態(tài)檢修要求，對變壓器進(jìn)行狀態(tài)評價，根據(jù)變壓器狀態(tài)檢修導(dǎo)則進(jìn)行評分，根據(jù)評價的結(jié)果對設(shè)備制定不同的檢修策論，包括進(jìn)行A類檢修、B類檢修、C類檢修、D類檢修。通過合理安排檢修、落實針對性措施，快速處理設(shè)備故障，避免設(shè)備損壞事故的發(fā)生，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

3 變壓器短路故障典型案例

3.1 案例

某220 kV變電站1#主變120 MVA、220 kV變壓器（SFPSZ9-120000）發(fā)生短路事故，差動保護(hù)、重瓦斯保護(hù)動作，返廠吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)C相低壓繞組有一匝一層匝間短路。

事故發(fā)生的當(dāng)天有大風(fēng)。事故發(fā)生前，大風(fēng)將防護(hù)小動物的隔離罩刮到35 kV低壓母線橋B、C兩相之間，造成B、C兩相短路。主變差動保護(hù)、重瓦斯保護(hù)動作，跳開主變壓器三側(cè)開關(guān)。

3.2 故障診斷過程

為快速分析、查明故障的部位及性質(zhì)，試驗人員在接到通知后，第一時間聯(lián)系變電站的運(yùn)行值班人員，了解當(dāng)時的現(xiàn)場情況、運(yùn)行狀態(tài)、后臺故障信息、保護(hù)信息等情況，根據(jù)運(yùn)行情況、故障保護(hù)信息，初步判斷變壓器應(yīng)該為出口短路故障，在迅速組織人員取油樣進(jìn)行色譜分析的同時，組織人員準(zhǔn)備高壓試驗設(shè)備，在現(xiàn)場對變壓器進(jìn)行繞組直流電阻、變壓比、鐵芯及繞組絕緣電阻等測量試驗。油色譜分析、高壓試驗結(jié)果為變壓器有種特種氣體含量異常、低壓繞組三相直流電阻不平衡和高壓對低壓、重壓對低壓電壓比超標(biāo)。

（1）對油色譜結(jié)果的分析

變壓器故障前后油氣相色譜分析結(jié)果如表1。

從表1中可以看出，故障后特征氣體C2H2達(dá)到8.47，超過《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)定的5 μL/L注意值的數(shù)值，應(yīng)用三比值法進(jìn)行判斷分析，其三比值為“1，0，1”，判定該變壓器內(nèi)部發(fā)生低能量的電弧放電故障，該故障可能是變壓器匝間短路，且短路面積不大。

對繞組直流電阻和電壓比的分析

現(xiàn)場首先測量變壓器高、中、低壓繞組運(yùn)行檔位的三相直流電阻和電壓比，其測量結(jié)果如表2、表3。

比較表2與表3中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，高壓側(cè)與中壓側(cè)直流電阻數(shù)據(jù)正常，而低壓側(cè)不平衡系數(shù)雖然沒有超過《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)定的“相間互差不大于2%”的標(biāo)準(zhǔn)，但ab與其他兩相誤差較大。而電壓比測試高壓對中壓測量數(shù)據(jù)合格，則判斷故障可能出現(xiàn)在低壓側(cè)，高壓對低壓AB/ab、中壓對低壓AB/AmBm數(shù)據(jù)合格，而高壓對低壓BC/bc、CA/ac；中壓對低壓BC/BmCm、CA/CmAm數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)定的“初值差不超過±0.5%（額定分接位置）；±1.0%（其它）”的標(biāo)準(zhǔn)。隨后測試所有分解存在同樣情況。因此初步判斷低壓側(cè)C相可能有匝間短路的情況，從低壓直流電阻測量結(jié)果來看，匝間短路的面積不大。變壓器只能返廠檢查和修復(fù)。

變壓器返廠后，進(jìn)行吊罩檢查，再次測量低壓單相直流電阻側(cè)的結(jié)果為ax：0.005618Ω；by：0.005626Ω；cz：0.005575Ω，cz明顯比ax和by小，因此進(jìn)一步證明低壓側(cè)C相可能有匝間短路的情況。拆除繞組后檢查發(fā)現(xiàn)低壓繞組C相有匝間短路，面積為一匝一層。返廠修復(fù)后，出場試驗合格。

4 結(jié)語

電力變壓器作為電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備，承擔(dān)著電能運(yùn)輸?shù)臉蛄鹤饔?，?dāng)變壓器出現(xiàn)故障時，準(zhǔn)確、快速的診斷分析出故障原因、位置等對于快速處理故障，恢復(fù)送電，提高供電可靠強(qiáng)具有重要的意義。快速、合理的變壓器故障診斷步驟，準(zhǔn)確的故障診斷方法可以快速的診斷出變壓器的故障情況，減少了診斷分析時間，提高了效率，為變壓器檢修、恢復(fù)供電爭取了時間，有效地提高了電網(wǎng)的供電可靠性。

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