楊俊海，馬 記，周 航，李鐵濱

（1.國網(wǎng)通化供電公司，吉林 通化 134000；2.國網(wǎng)吉林供電公司，吉林 吉林 132001；3.國網(wǎng)長春供電公司，長春 130021；4.國網(wǎng)吉林省電力有限公司培訓(xùn)中心，長春 130062）

變壓器主保護動作跳閘后，檢查變壓器是否存在繞組故障至關(guān)重要。高電壓試驗方法和相關(guān)標準把變壓器變壓比測量作為檢測變壓器是否存在繞組故障的主要試驗項目，通過4個變壓器繞組故障典型案例，證明受變壓器繞組故障位置、繞組損壞部位、繞組損壞程度、繞組結(jié)線形式、變壓比測試儀器工作原理等影響，變壓比測量對繞組故障判定有一定的不確定性，甚至誤判斷。

1 變壓器故障案例

1.1 案例1

一臺型號為JSOJZ－18000/60變壓器運行中重瓦斯保護動作跳閘，通過油色譜試驗（數(shù)據(jù)見表1），根據(jù)表中各氣體組分，得出改良三比值編碼為1，0，2，結(jié)合大衛(wèi)三角形法，診斷為低能放電，推測變壓器繞組故障。變壓器變壓比、繞組直流電阻、主絕緣等項目試驗的各項試驗數(shù)據(jù)均未見異常。做變壓器單相空載試驗（數(shù)據(jù)見表2），發(fā)現(xiàn)AB 繞組加壓損耗極小，BC、CA 繞組加壓時功率表超量程，以功率表滿量程讀取電流、電壓值。正常變壓器短磁路空載損耗比基本相同，偏差一般不大于2%，長、短磁路空載損耗比為1.30～1.45，折算至相同試驗電壓下，本臺變壓器短磁路損耗比11.9，長短磁路損耗比CA/AB損耗比為12.0，CA/BC 損耗比為1.01，因此本臺變壓器短磁路損耗、長短磁路損耗比超出變壓器正常磁路損耗比變化范圍，變壓器C 相繞組短路后測得的損耗最小，為正?？蛰d試驗損耗值，判定變壓器一次繞組C相股間短路。

表1 案例1變壓器故障后油色譜檢測數(shù)據(jù) μL/L

表2 案例1變壓器單相空載試驗數(shù)據(jù)

通過變壓器解體檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器一次繞組C相外層調(diào)壓繞組中下部段間放電，其中一段繞組外層2股并繞組導(dǎo)線燒熔焊接在一起。推測變壓器故障過程為：變壓器一次繞組C 相中下部段間絕緣擊穿放電，至少有18匝繞組短路，變壓器瓦斯保護動作跳閘故障被切除，變壓器一次繞組段間絕緣油隙較大，C相繞組段間絕緣得到恢復(fù)，但一次繞組段間電弧放電導(dǎo)致并繞的股線間絕緣破壞，有2股并繞組線被燒熔焊接在一起，故障表象為變壓器C 相一次繞組股間短路，變壓器變壓比、繞組直流電阻試驗數(shù)據(jù)無異常。變壓器一次繞組多股并繞，為了平衡各股繞組電勢，并繞的繞組要進行完整的換位。變壓器C相一次繞組股間短路打破了一次繞組各股電勢平衡關(guān)系，出現(xiàn)短路環(huán)流，導(dǎo)致故障相空載損耗大幅度增加，變壓器單相空載試驗短磁路、長短磁路損耗比失去了正常比例關(guān)系。

1.2 案例2

一臺型號為SZ9－M2－31500/66變壓器，新設(shè)備安裝后投運沖擊試驗，第1次充電6min后差動保護動作跳閘。檢查保護、設(shè)備絕緣、油色譜無異常。第2次充電重瓦斯保護動作跳閘，氣體繼電器內(nèi)氣體集結(jié)（數(shù)據(jù)見表3）；變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常（見表4）；變壓比試驗數(shù)據(jù)未見異常（見表5）；變壓器單相空載試驗數(shù)據(jù)見表6，短磁路損耗比1.02，長短磁路損耗比CA/AB損耗比為0.18，CA/BC 損耗比為0.18，不符合正常變壓器數(shù)值，繞組b相短路損耗最小，依據(jù)單相空載試驗數(shù)據(jù)及繞組直流電阻數(shù)據(jù)判定變壓器一次繞組B 相6股并繞，繞組線斷2股并存在股間短路。保護動作跳閘后，繞組段間絕緣恢復(fù)，B相繞組仍有4股正常連接，變壓器變壓比測量未見數(shù)據(jù)異常。

表3 案例2變壓器氣體繼電器內(nèi)集結(jié)氣體檢測數(shù)據(jù)μL/L

表4 案例2變壓器一次繞組直流電阻測試數(shù)據(jù) mΩ

表5 案例2變壓器變壓比測試數(shù)據(jù)

變壓器解體檢查，變壓器一次繞組B 相內(nèi)層繞組中部43～47段間放電，45段繞組內(nèi)層2股被放電電弧燒斷，2股被電弧燒熔短路。經(jīng)了解，變壓器在運輸途中車輛曾滑入路邊溝，沖擊記錄儀記錄的沖擊力為5GN。推測變壓器故障過程為：變壓器運輸受到?jīng)_擊，一次繞組B 相股間絕緣損壞，安裝后第1次沖擊合閘試驗時一次繞組B 相繞組股間絕緣損壞部分短路發(fā)熱，導(dǎo)致放電5 段繞組90 匝短路，差動保護動作跳閘，繞組股間金屬性短路。第2次沖擊合閘，股間短路瞬間發(fā)展成段間短路放電，瓦斯保護動作跳閘。變壓器兩次段（股）間短路，燒斷故障位置一次2股并繞導(dǎo)線，并使另外2股并繞組線金屬性短路。故障切除后，變壓器段間絕緣得到恢復(fù)，表象為一次繞組B相6股并繞導(dǎo)線斷2股，短路2股。繞組直流電阻、單相空載試驗參數(shù)發(fā)生變化，但由于B 相繞組仍有4股導(dǎo)線連接，變壓比試驗數(shù)據(jù)無異常。

1.3 案例3

一臺型號為SZ9－MZ－31500/66變壓器，負荷由33.8%增加到77.6%，運行15 min 重瓦斯保護動作跳閘。故障后做變壓器試驗，油色譜檢測數(shù)據(jù)異常（見表7），改良三比值為1，0，2，結(jié)合大衛(wèi)三角形法診斷為低能放電；變壓器二次繞組絕緣擊穿；繞組直流電阻二次b相增大至a、c相的2.5倍（數(shù)據(jù)見表8）；變壓比測量（數(shù)據(jù)見表9）UBC/Ubc與初值變化較大，偏差0.95%，UAB/Uab、UCA/Uca與初值基本相同；單相空載試驗（數(shù)據(jù)見表10），短磁路損耗比1.000，長短磁路損耗比均為0.685，長短磁路損耗比超出正常變壓器數(shù)值，短路繞組b相損耗最小，判斷變壓器繞組故障在b相。依據(jù)單相空載試驗數(shù)據(jù)及繞組直流電阻數(shù)據(jù)，判定變壓器二次繞組b相24股斷14股，斷股率61%，繞組匝（股）間短路，短路位置位于b相繞組端部。

表6 案例2變壓器單相空載試驗數(shù)據(jù)

表7 案例3變壓器氣體繼電器內(nèi)集結(jié)氣體檢測數(shù)據(jù)μL/L

變壓器解體檢查，驗證了變壓器二次繞組b相上端第2至4匝間短路，15股并繞股線熔斷，殘存股線絕緣層被破壞短路。

表8 案例3變壓器二次繞組相電阻數(shù)據(jù) mΩ

表9 案例3變壓器變壓比偏差 %

表10 案例3變壓器單相空載試驗數(shù)據(jù)

1.4 案例4

一臺型號為SCB9－50/10變壓器運行中熔斷器熔斷。故障后做試驗，發(fā)現(xiàn)變壓器繞組一次C 相相直流電阻減小29%；做單相空載試驗，a、b柱磁路通道，試驗電壓100V 時，空載電流、空載損耗很??；a、c柱磁路通道試驗電壓只能加到3V，空載電流、損耗已超出儀表測量范圍（數(shù)據(jù)見表11）。測量變壓比，測量儀器保護跳閘，無法測出數(shù)值。依據(jù)單相空載試驗數(shù)據(jù)及繞組直流電阻數(shù)據(jù)，判定變壓器一次繞組C相29%的繞組匝間短路。

表11 案例4變壓器單相空載試驗數(shù)據(jù)

2 變壓比在判斷變壓器繞組故障中呈不確定性的原因

a.高電壓大容量變壓器繞組為多股線并繞，一次繞組以段（餅）結(jié)構(gòu)聯(lián)接。繞組匝間電壓差最大位置位于繞組段的端部。變壓器匝間短路主體為段間端部短路。

b.變壓器繞組的段間有較大油隙，變壓器發(fā)生段（匝）間短路后，快速保護動作切除故障，油隙絕緣得到恢復(fù)，段（匝）間短路表象多能消除。

c.變壓器段（匝）間短路的能量較大，繞組股間絕緣受到破壞，并繞股線被電弧燒熔焊接在一起，形成繞組股間短路故障。變壓比試驗不能檢測出變壓器股間短路故障。試驗人員檢查變壓器繞組重點需要診斷的是變壓器是否存在股間短路。如案例1，故障變壓器變壓比試驗數(shù)據(jù)無異常，甚至繞組直流電阻參數(shù)也無異常，但并不能證明變壓器繞組無異常。

d.變壓器發(fā)生段（匝）間短路，部分并繞組線熔斷，繞組直流電阻參數(shù)發(fā)生變化，變壓比測量仍無異常。如案例2，對此類故障后的變壓比測量不能為變壓器是否發(fā)生段（匝）間短路故障診斷提供數(shù)據(jù)支持。

e.變壓器繞組絕大多數(shù)為星角結(jié)線，不能直接獲取二次相電壓。變壓比測試儀器測量程序為一次A—BC、B—CA、C—AB 三次加壓，分別測量二次ab、bc、ca線電壓及一、二次電壓間向量角，以此計算變壓比，確定結(jié)線組別。中小容量變壓器二次繞組多為連續(xù)式繞制，匝間短路故障多在少數(shù)幾匝間發(fā)生。變壓器二次繞組少量匝間短路，受變壓比測量儀器工作程序影響，不能準確反應(yīng)短路匝繞組對應(yīng)的變壓比變化，如案例3，測量儀器一次B—CA加壓，即二次存在短路匝的b相與ca相加壓，測得BC/bc變壓比偏差0.95%，變壓比增大，表征二次繞組匝數(shù)減少，與變壓器解體檢測結(jié)果相符，但同含有b相繞組的AB/ab變壓比則無異常，測量后儀器計算結(jié)果并不能真實反應(yīng)變壓比異常。

f.變壓器繞組，特別是一次繞組存在匝間短路故障，變壓比測量要對短路匝提供短路試驗容量，測試儀器的電源容量有限，短路匝過多導(dǎo)致儀器不能正常工作，如案例4。

g.如變壓器繞組段間發(fā)生短路故障后，段間絕緣得不到恢復(fù)（此種情況概率極?。?，變壓器繞組至少要短路2段。以案例3中變壓器一次繞組2段短路為例，變壓比測試電流為正常值的460倍，變壓比測試儀不能正常工作。

3 經(jīng)驗與借鑒

a.由于變壓器繞組的段間結(jié)構(gòu)特點和保護的快速性，變壓器發(fā)生段（匝）間短路故障后，多以股間短路狀態(tài)存在，變壓比測量不能檢測變壓器股間短路故障。

b.變壓器繞組段間短路或多匝二次繞組短路，受變壓比測量儀器容量限制，儀器不能正常工作，無法測量到變壓比。

c.變壓器二次繞組少量匝間短路，在測量儀器能夠正常工作的情況下，變壓比增大對應(yīng)獨立加壓繞組的二次繞組可判定存在匝間短路，但匝間短路繞組與無異常繞組并接加壓測得的變壓比則數(shù)值無異常。

d.變壓器繞組存在缺陷必然要影響到單相空載試驗的2個損耗參數(shù)變化，而且變化量可達十數(shù)倍，足以引起試驗人員注意。

e.變壓器單相空載試驗可準確診斷變壓器繞組股間、匝間絕緣損壞金屬性短路故障，試驗時根據(jù)現(xiàn)場條件盡可能提高試驗電壓。

4 結(jié)束語

測量變壓器電壓比的目的之一為變壓器發(fā)生故障后，檢查變壓器是否存在匝間短路［1］。標準規(guī)定：懷疑繞組存在缺陷時進行變壓器變壓比測量，結(jié)果應(yīng)與銘牌標識一致［2］。實踐證明，用測量變壓器繞組變壓比方法檢查、判別繞組是否存有缺陷有一定的不確定性。變壓器主保護動作后，檢查繞組是否存在缺陷首選和必做的試驗項目是單相空載試驗，它能準確、可靠發(fā)現(xiàn)繞組存在的缺陷。

［1］ 李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗方法［M］.北京：中國電力出版社，2001.

［2］ DL/T 393—2010，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程［S］.