何國彬，林陽坡，郭翔

(1.云南電網(wǎng)有限責任公司大理供電局，大理 671000;2.廈門紅相電力設(shè)備股份有限公司，廈門 361001)

0 前言

主變壓器是變電站中最為重要的電氣設(shè)備，其正常運行對于確保整個變電站的安全十分重大［1］。主變壓器在運行中承受短路故障狀態(tài)下的沖擊電流，會使其繞組和機械結(jié)構(gòu)受到機械應(yīng)力的沖擊，導(dǎo)致繞組產(chǎn)生一定程度的變形故障，從而造成停電事故的發(fā)生。

繞組變形試驗是檢測主變遭受短路沖擊后繞組是否發(fā)生故障的一種重要手段，通過積極開展變壓器繞組變形檢測工作，對確保變壓器的安全可靠運行和防止變壓器停電事故的發(fā)生具有極其重要的作用。

1 故障情況

某220 kV 變電站1#主變，電壓等級為220 kV，容量為180 MVA，低壓側(cè)電壓等級為35 kV，變電站出口電纜終端頭發(fā)生爆炸引起三相短路，短路沖擊電流造成1#主變發(fā)生近區(qū)短路故障，使1#主變繞組產(chǎn)生了某種程度的繞組變形故障。

2 試驗數(shù)據(jù)分析

2.1 常規(guī)試驗

對該1#主變壓器的繞組在遭受短路故障后對變壓器進行了全面檢查性試驗，包括繞組絕緣、本體介損、繞組泄漏、套管試驗、高低壓側(cè)繞組直流電阻、電容量、介質(zhì)損耗因素等常規(guī)試驗，發(fā)現(xiàn)除電容量測試數(shù)據(jù)，其余例行試驗項目結(jié)構(gòu)均正常。試驗數(shù)據(jù)可以看出，低壓繞組對高壓、中壓繞組及地的電容量C 的測試值與初值偏差已經(jīng)達到了15.69%，說明低壓繞組存在變形故障可能。

2.2 短路阻抗分析

本次試驗中，使用某變壓器繞組變形綜合測試儀進行變壓器繞組短路阻抗測試，采用自動相位控制切換技術(shù)，儀器在內(nèi)部自動換相，在使用短路阻抗法進行三相阻抗測試時，可同時測試出單相繞組的阻抗值［2］。此外，儀器采用高精度電流、電壓傳感器，所有測試通道完全隔離、獨立，在測試過程中采用先進的自適應(yīng)量程技術(shù)，可自動切換量程，使信號測量始終處于最佳測量范圍，從而為短路阻抗的準確測量提供了保證。1#主變?nèi)嗬@組的短路阻抗法測試結(jié)果可以看出:1#主變的高壓對低壓、中壓三相橫比偏差較小，且三相數(shù)值較為接近。而中壓對低壓縱、橫比偏差均明顯偏大，B、C 兩相的短路阻抗值明顯高于a相，從而初步判斷低壓繞組的b、c 兩相發(fā)生了變形故障［3］。

2.3 頻率響應(yīng)法試驗

通過采用先進的直接數(shù)字合成DDS 技術(shù)，可產(chǎn)生標準穩(wěn)定的、最大為20Vp－p 正弦掃頻信號，同時基于更寬頻帶的多頻域分段技術(shù)，與傳統(tǒng)檢測設(shè)備相比，掃頻分析頻率范圍更寬，掃頻范圍可達10 Hz－10 MHz，更能夠反映繞組微小的變化［4］。此外，儀器除了可通過相關(guān)系數(shù)來反映繞組頻率響應(yīng)特征外，還可以通過其提供的標準差和簡易線性相關(guān)系數(shù)進行輔助判斷。其中，該套儀器所提供的簡易線性相關(guān)系數(shù)和標準差及其經(jīng)驗判斷注意值如下:

簡易相關(guān)系數(shù)是表征兩條曲線之間的相關(guān)程度，可以作為輔助手段用于分析變壓器繞組頻率響應(yīng)特征曲線的相關(guān)程度。標準差分析主要用于判斷繞組頻率響應(yīng)特征曲線的高頻段部分，可以分析繞組的引線端部是否發(fā)生變形。為便于比較，此次的掃頻范圍仍采用1－1 000 kHz。如下圖1 所示為1#主變低壓側(cè)繞組的頻率響應(yīng)特征曲線:

圖1 1#主變低壓側(cè)繞組頻率響應(yīng)特征曲線

由圖1 可以看出，1#主變35 kV 低壓繞組的bc 相(主要反映c 相)與ab 相(主要反映b相)、ca 相(主要反映a 相)的繞組頻率特性曲線吻合較差。

1#主變低壓側(cè)繞組頻率響應(yīng)特征曲線的相關(guān)系數(shù)，分析可知，35 kV 低壓側(cè)三相繞組均發(fā)生了一定程度的繞組變形，其中c 相最為嚴重，b相次之，a 相較輕［5］。

標準差值和簡易線性相關(guān)系數(shù)雖然符合經(jīng)驗注意值，但標準差值越大、簡易相關(guān)系數(shù)越低則說明曲線重合度越差，因此其分析結(jié)果和相關(guān)系數(shù)的判斷是一致的。

2.4 試驗結(jié)論

通過上述分析，可以得出該1#主變的低壓側(cè)繞組三相發(fā)生了不同程度的變形。其中，c 相最為嚴重，a 相變形程度較小，建議及時安排進行大修。

根據(jù)上述繞組變形試驗結(jié)果，對該1#主變進行吊罩檢查。檢查發(fā)現(xiàn)，該#1 主變的低壓側(cè)繞組a、b、c 三相均發(fā)生了不同程度的幅向變形，其中c 相最為嚴重，a 相變形程度較小，與前述診斷結(jié)果基本一致。

3 故障分析

根據(jù)對此次1#主變抗短路能力核算，該變壓器低壓繞組的安全裕度只有不到0.1。此次出口電纜終端頭發(fā)生爆炸引起三相短路，經(jīng)查閱現(xiàn)場故障錄波數(shù)據(jù)，短路沖擊電流只有7000A，只有額定電流的7 倍左右，且短路沖擊電流持續(xù)時間也只有不到20ms。在這么小的短路電流沖擊下主變繞組即發(fā)生變形故障，表明1#主變的抗短路能力明顯不足，引線絕緣支架設(shè)計存在較大的缺陷［6］。對此，提出如下大修整改建議:

1)將低壓線圈導(dǎo)線由原半的硬扁銅導(dǎo)線改為半硬自粘換位銅導(dǎo)線，以進一步增加抗短路沖擊能力;

2)在保證不改變原短路阻抗情況下，增大低壓線圈導(dǎo)線截面，降低電流密度。

4 結(jié)束語

綜上，通過綜合采用變壓器常規(guī)電氣試驗手段和繞組變形試驗方法實現(xiàn)了一起220kV 主變在遭受短路電流沖擊后繞組變形故障的準確診斷。試驗表明，繞組變形試驗是檢測主變遭受短路沖擊后是否發(fā)生故障的一種重要而有效的手段，而單一的繞組變形試驗手段則無法實現(xiàn)繞組變形的全面診斷。

［1］林陽坡，郭翔.變壓器繞組變形綜合檢測技術(shù)的應(yīng)用［J］.高電壓技術(shù)，2012 (38):661－664.

［2］郭翔.一種變壓器繞組變形綜合檢測儀器的設(shè)計［J］.電測與儀表，2015 (9):108－112.

［3］DL/T1093－2008.電力變壓器繞組變形的電抗法檢測判斷導(dǎo)則［S］.

［4］孟勇強.變壓器繞組變形仿真與試驗研究［D］.天津大學，2008 (6).

［5］DL/T911－2004.電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法［S］.高壓電器，2005 (2):141－142.

［6］雷紅才等.一起220kV 主變壓器事故分析及處理［J］.