羅艷，周秀，唐長應(yīng)，田天，馬云龍，劉威峰

(1.國網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750011；2.國網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司，寧夏 銀川 750011)

配電變壓器(以下簡稱“配變”)是配電網(wǎng)中的重要設(shè)備，通常裝在電桿上或配電所中，一般能將6～10 kV的高電壓降至400 V左右輸入用戶，以滿足人們的供電需求，保障電網(wǎng)正常運(yùn)行[1-5]。故障配變不僅增加了管理費(fèi)用的壓力，還影響了生產(chǎn)生活的正常用電，成為供電管理需迫切解決的實(shí)際問題。本文以某柱上配變短路故障為例，通過油色譜試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)、低壓短路阻抗測試以及絕緣電阻試驗(yàn)等方面診斷出該配變的故障原因，并通過對配變的解體檢查驗(yàn)證故障診斷的正確性[6-9]。最后針對配變的運(yùn)行維護(hù)及生產(chǎn)制造提出建議，為以后配變的安全運(yùn)行及生產(chǎn)制造提供一定的參考經(jīng)驗(yàn)。

1 故障概述

2019年9月16日，某公司變電站望通聯(lián)絡(luò)線分支018-019號(hào)桿變壓器低壓開關(guān)內(nèi)部遭受短路沖擊，造成018-019號(hào)桿變壓器故障，該配變采用Dyn11的連接方式，額定容量為315 kV·A，隨即開展現(xiàn)場檢查、現(xiàn)場特巡等工作，發(fā)現(xiàn)涉及停電專變8臺(tái)。

2 現(xiàn)場檢查及診斷分析

2.1 外觀檢查

外觀檢查無異常，高低壓套管無放電、無閃絡(luò)，分接開關(guān)無異常。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

9月17日，對配變開展油色譜離線取樣分析，C2H2含量為3 882.17 μL/L，由此可知配變內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障。9月21日，對配變開展診斷性常規(guī)試驗(yàn)，其中低壓對地的絕緣電阻、低壓繞組直流電阻、低電壓短路阻抗均不合格。

2.2.1 油中溶解氣體色譜分析

2019年9月16日對配變開展離線油色譜試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表1所示。特征氣體主要為C2H4和C2H2，C2H2和C2H4含量占到總烴的79.6%，C2H6含量較低，根據(jù)文獻(xiàn)[10]中的三比值法，其故障編碼為102，初步判斷變壓器內(nèi)部存在電弧類放電，造成原因可能為繞組匝間或?qū)娱g短路、導(dǎo)線熔斷、引線對箱殼放電或因環(huán)流引起電弧放電等。

表1 油色譜離線監(jiān)測數(shù)據(jù)

2.2.2 絕緣電阻測量

對配變開展60 s絕緣電阻測試試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表2所示。高壓對低壓及地絕緣電阻測試值無異常，低壓對地絕緣電阻在測試過程中數(shù)值不穩(wěn)定，并在配變a、b相低壓側(cè)伴有微弱的放電聲響，初步判斷變壓器a、b相鐵芯與繞組間存在絕緣異?，F(xiàn)象。

表2 絕緣電阻測試數(shù)據(jù)

2.2.3 直流電阻測量

對配變開展直流電阻測試試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表3、表4所示。高壓繞組測試結(jié)果無異常，低壓a相與b、c相測試結(jié)果相差較大且不平衡率高達(dá)27.58%，即3/4Rob≈3/4Roc≈Roa，由于低壓線圈采用2×2導(dǎo)線設(shè)計(jì)，初步判斷a相低壓繞組存在1根導(dǎo)線斷股或脫焊的現(xiàn)象。

表3 高壓繞組直流電阻測試數(shù)據(jù)

表4 低壓繞組直流電阻測試數(shù)據(jù)

2.2.4 變比測量

對配變開展變比測試試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表5所示。變比結(jié)果未發(fā)現(xiàn)異常。

表5 變壓器變比測試數(shù)據(jù)

2.2.5 低壓短路阻抗試驗(yàn)

對配變開展低電壓短路阻抗測試試驗(yàn)，測試值為4.10%，出廠值為4.32%，初值差為-5.1%，高壓繞組對低壓繞組的低電壓短路阻抗數(shù)據(jù)異常，初步判斷配變存在繞組變形現(xiàn)象。

通過以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：配變發(fā)生繞組變形、a相繞組有1根導(dǎo)線斷股或脫焊，且a、b相鐵芯與繞組間絕緣降低。

3 吊芯解體檢查

3.1 絕緣油及繞組整體檢查情況

在吊芯過程中，發(fā)現(xiàn)配變箱體邊緣靠近A相、B相處有大面積煙熏炭黑痕跡，變壓器油嚴(yán)重劣化，油色發(fā)暗、發(fā)黑，如圖1所示，且絕緣螺桿及墊塊存在松動(dòng)現(xiàn)象。

圖1 變壓器油色發(fā)暗、發(fā)黑

吊芯完成后，發(fā)現(xiàn) a、b相低壓繞組頂部鼓起，頂至繞組上部夾件處，可判斷低壓 a、b繞組受到短路電流沖擊，在軸向上有很大電動(dòng)力的作用，出現(xiàn)軸向繞組變形；低壓c相繞組正常，無凸起現(xiàn)象，a、b相鐵芯上軛被頂起至上部夾件處。

3.2 a、b相低壓繞組線圈檢查情況

a相、b相低壓繞組整體發(fā)生嚴(yán)重軸向變形，其中a相低壓繞組右側(cè)、左側(cè)分別超出高壓繞組頂部2.5、0.3 cm，如圖2所示。b相低壓繞組右側(cè)、左側(cè)分別超出高壓繞組頂部4.0、2.0 cm，如圖3所示。a相、b相鐵芯端部燒灼嚴(yán)重，出現(xiàn)大片灼燒痕跡，如圖4所示。配變低壓繞組線圈采用2×2導(dǎo)線繞制方式，a相低壓繞組端部1根導(dǎo)線斷股，與a相低壓繞組的直流電阻數(shù)據(jù)測試結(jié)果一致，如圖5所示，b相繞組端部導(dǎo)線燒灼嚴(yán)重，但未發(fā)生斷裂。

圖2 a相低壓繞組兩側(cè)變形

圖3 b相低壓繞組兩側(cè)變形

圖4 a相鐵芯端部灼燒嚴(yán)重

圖5 a相低壓繞組端部1根導(dǎo)線斷股

3.3 上壓紙板及分接開關(guān)檢查情況

a、b相繞組上壓板變形且出現(xiàn)不同程度的斷裂，c相上壓紙板無異常，同時(shí)鐵芯上軛有明顯的燒黑痕跡，如圖6所示。分接開關(guān)處螺母燒灼嚴(yán)重，螺母上蓋出現(xiàn)燒熔現(xiàn)象，如圖7所示。

圖6 鐵芯上軛的炭黑痕跡

圖7 分接開關(guān)螺母灼燒處

通過對配變的解體發(fā)現(xiàn)：配變a、b相繞組發(fā)生明顯的軸向變形，且a、b相繞組與鐵芯端部接觸部位灼燒嚴(yán)重，a相繞組端部出現(xiàn)1根導(dǎo)線斷股。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié) 論

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及吊芯解體檢查結(jié)果，綜合分析故障原因?yàn)樵谟脩粲秒娏考眲≡龃髸r(shí)，造成低壓開關(guān)超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致其內(nèi)部短路并引發(fā)故障。當(dāng)a、b相低壓繞組受到外部較大的短路電流沖擊后，低壓繞組在軸向上的撐壓措施不夠，在軸向電動(dòng)力的作用下發(fā)生明顯的軸向繞組變形，并造成繞組與鐵芯端部接觸，電弧造成接觸部位灼傷并使a相繞組一根導(dǎo)線斷股。

4.2 建 議

(1)加強(qiáng)配電的日常巡視力度，定期檢查配電的油溫、油色、油位，有無滲漏，呼吸器內(nèi)的干燥劑顏色有無變化等，發(fā)現(xiàn)缺陷并及時(shí)消缺，避免分接開關(guān)和繞組在空氣中受潮。確保線路巡視工作到位，改善線路運(yùn)行環(huán)境，避免配變受到外部短路電流沖擊造成的繞組變形。

(2)定期檢查用戶負(fù)荷的增長，進(jìn)行準(zhǔn)確估算，加強(qiáng)配變的監(jiān)測力度。根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷的實(shí)際情況，及時(shí)檢查低壓開關(guān)的運(yùn)行情況，避免因用戶負(fù)荷量的增大導(dǎo)致短路故障的發(fā)生。

(3)加強(qiáng)配變繞組工藝管控力度，考慮在繞組端部采用大塊層壓木支撐和壓緊，提升繞組在軸向上的機(jī)械強(qiáng)度。