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淺談110kV變壓器匝間短路故障試驗分析

吳春志

（國網(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110kV變壓器匝間短路故障試驗進行分析，提出了防止110kV變壓器出現(xiàn)匝間短路故障的改進措施，以供參考。

110kV變壓器；匝間短路故障；試驗分析

1 前言

110kV變壓器匝間短路故障是值得關(guān)注的問題，主要是因為變壓器本身是最為昂貴的電力設(shè)備，當出現(xiàn)故障時，不僅會造成設(shè)備方面的損失，還會影響供電的可靠性與穩(wěn)定性，破壞電力系統(tǒng)的正常運行，甚至?xí)斐蓢乐氐陌踩鹿?。本文以?10kV變壓器匝間短路故障為例，事故發(fā)生的過程表現(xiàn)為：該變壓器為2006年的產(chǎn)品，型號為SSZ10-31500/ll0三卷變壓器，在該變壓器運行的過程中，主變兩側(cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘故障，現(xiàn)場人員立即根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對變壓器進行檢查，通過對PT設(shè)備、CT設(shè)備、刀閘、三側(cè)開關(guān)以及變壓器本體進行詳細的查看，發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣套管存在輕微漏油問題，并且瓦斯繼電器內(nèi)存在有2/3氣體。通過采用試驗分析，對變壓器的故障類型進行判斷，并根據(jù)實際狀況采取相應(yīng)的處理方案進行處理，順利的將故障排除。110kV變壓器匝間短路故障試驗分析的步驟主要表現(xiàn)為以下幾個方面。

2 110kV變壓器匝間短路故障試驗分析

2.1 試驗項目

項目試驗至關(guān)重要，主要包括以下幾個方面：

（1）檢測繞組直流電阻。檢測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，是一項非常重要的試驗項目，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，其能夠反應(yīng)繞組匝間短路、接頭接觸不良、導(dǎo)線電阻差異、分解開關(guān)接觸狀況、繞組斷股等故障。在25℃環(huán)境中對變壓器繞組直流電阻進行測試，歷次試驗的數(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)過檢測試驗數(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。通常狀況下，為了檢測變壓器內(nèi)部是否存在電弧放電故障，需要對變壓器內(nèi)的乙炔氣體、氫氣的體積分數(shù)進行檢測。其中乙炔氣體是固體絕緣材料過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、絕緣油過熱分解產(chǎn)生的。通過對該110kV變壓器故障前后的色譜試驗數(shù)據(jù)分析得知，本次故障發(fā)生之后，氫氣的體積分數(shù)為223.65×10-6，乙炔氣體的體積分數(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數(shù)不能超過5×10-6，氫氣的體積分數(shù)不能超過150×10-6，由此可以看出兩種氣體的試驗值已經(jīng)嚴重超標，初步認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重的超標，查看變壓器的保護動作報告，保護裝置發(fā)出了“差動保護動作”和“輕瓦斯保護動作”等信號，進行輕瓦斯試驗，其動作正確，節(jié)點方面也相對良好，并進一步驗證了是由于變壓器內(nèi)部的放電現(xiàn)場導(dǎo)致的匝間短路故障。

（3）短路損耗試驗。短路損耗試驗的原理表現(xiàn)為：在變壓器一側(cè)繞組中通過正弦波形、額定頻率的額定電流，另一側(cè)繞組短路時的阻抗被稱之為變壓器的短路阻抗，通常對于參考阻抗采用百分數(shù)進行表示。根據(jù)試驗結(jié)果顯示，加壓側(cè)110kV加壓時，發(fā)生短路損耗偏大的問題，反復(fù)充放電測量直流電阻，能夠準確的測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。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，測試電流也相對較大，因此當變壓器出現(xiàn)匝間故障時，應(yīng)該進行變比試驗，例如110kV側(cè)對350kV側(cè)，實際電壓溢出了儀器測試電壓的量程，因為測試儀器測試電壓的最大值為36V，因此并不能得到準確的數(shù)據(jù)，這也進一步驗證了中壓繞組存在的匝間短路故障的問題。

（5）繞組變形試驗。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由曲線電阻、電容、電感等分布參數(shù)形成的無源線性雙口網(wǎng)絡(luò)，如果繞組發(fā)生變形，將會導(dǎo)致分布參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，進而導(dǎo)致其等效網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)的極點和零點產(chǎn)生相應(yīng)的變化，通過采用頻率相應(yīng)分析法對變壓器繞組的變形狀況進行檢測，是根據(jù)變壓器各個繞組的幅頻響應(yīng)特性，對試驗結(jié)果進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)生變形問題，通過對高壓繞組頻率響應(yīng)特性曲線進行橫向比較，在中頻段與低頻段都出現(xiàn)了明顯的三相不一致狀況，也就是說變壓器繞組發(fā)生了明顯的變形；通過對低壓繞組頻率響應(yīng)特性曲線進行橫向比較，高頻段和中頻段出現(xiàn)了較為明顯的三相不一致狀況，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

通過各項試驗，獲得以下整體判斷結(jié)論：氫氣超標是由于變壓器內(nèi)部存在放電現(xiàn)象導(dǎo)致的；乙炔的含量超標是由于短路故障、故障點局部溫度高于金屬熔點；總烴量超標由于短路故障引起；110kV側(cè)損耗試驗表明，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，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

總而言之，通過對110kV變壓器的匝間短路故障進行試驗分析，能夠準確的判斷變壓器的故障類型，然后采取相應(yīng)的改進措施對匝間短路故障進行處理，對保證變壓器運行的穩(wěn)定性、可靠性具有非常重要的作用。

[1]李強，孫昭昌，曹曉華，程謀銓.一臺110kV變壓器出口短路試驗分析[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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