汪 敏，李 俊，趙 靜，張 健

（1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司淮南供電公司，安徽淮南 232007；2.國網(wǎng)江西省電力有限公司超高壓分公司，江西，南昌 330000）

0 引言

配電變壓器是電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，承擔(dān)著電壓變換和電能傳輸?shù)淖饔?，其安全穩(wěn)定運行對電力系統(tǒng)具有重要意義。對配電變壓器的故障原因進行分析和總結(jié)，有利于及時準(zhǔn)確地判斷故障原因并采取相應(yīng)對策，將損失降到最低，從而保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[1-3]。

文中對一起10 kV 配電變壓器故障事件進行分析，通過油中溶解氣體氣相色譜分析、絕緣電阻試驗、繞組直流電阻試驗等試驗以及吊芯檢查對故障變壓器進行診斷分析，初步判斷出故障變壓器發(fā)生層間短路故障。通過對故障原因進行分析，找到故障變壓器在制造時存在的缺陷，對今后配電變壓器生產(chǎn)制造和質(zhì)量監(jiān)督提出相應(yīng)建議[4-6]。

1 事件經(jīng)過

2021年2月25日，某公司專變用戶反映，出現(xiàn)無法用電情況，且高壓計量裝置、變壓器外殼等絕緣部分出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。在現(xiàn)場對變壓器進行檢測，發(fā)現(xiàn)變壓器進線疑似對地絕緣被擊穿，導(dǎo)致用戶側(cè)電壓過低，無法正常用電。該故障變壓器2021年1月30日投入使用，型號為S11-M-200/10型，容量200 kVA，聯(lián)結(jié)方式為Dyn11，分接范圍10 kV±2×2.5%，故障變壓器外觀照片如圖1所示。2月27日上午，更換同型號變壓器后，用戶用電恢復(fù)正常。

圖1 故障變壓器外觀

2 試驗分析

為診斷配電變壓器故障原因，根據(jù)DL/T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》、GB/T 6451—2015《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》等標(biāo)準(zhǔn)對該變壓器進行油中溶解氣體氣相色譜分析、絕緣電阻測試、繞組直流電阻測試等試驗。

2.1 油中溶解氣體氣相色譜分析

用氣相色譜分析儀（型號為GC-7960A）對變壓器油進行氣相色譜分析，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 油中溶解氣體氣相色譜分析數(shù)據(jù)

根據(jù)DL/T 722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中三比值編碼規(guī)則，計算氣體比值得到編碼為100，對應(yīng)故障類型為電弧放電，典型故障為線圈匝間、層間放電，相間閃絡(luò)；分接引線間油隙閃絡(luò)，選擇開關(guān)拉弧；引線對箱殼或其他接地體放電[7]。

2.2 絕緣電阻測試

用絕緣電阻測試儀（型號為OMJY-D）對變壓器進行絕緣電阻測試，測試部位及數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 絕緣電阻測試數(shù)據(jù)

上述結(jié)果表明，低對地絕緣電阻無異常，高對低、低對高和高對地絕緣電阻值低于正常水平，說明高、低壓繞組之間絕緣受損，判斷變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障。

2.3 繞組直流電阻測試

用直流電阻測試儀（型號為JYR（20 W））對變壓器5 個分接檔位分別進行繞組直流電阻測試，測試數(shù)據(jù)如表3 所示。其中，RAB、RBC、RCA是高壓繞組線電阻，Rab、Rbc、Rca是低壓繞組線電阻。

表3 繞組直流電阻測試數(shù)據(jù)

根據(jù)GB/T 6451—2015《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》，10 kV 配電變壓器繞組直流電阻相間不平衡率應(yīng)不大于4%，線間不平衡率應(yīng)不大于2%。由表3 中測試數(shù)據(jù)，高壓側(cè)1 至4 檔繞組直流電阻RCA較RAB和RBC相差約0.9 Ω，導(dǎo)致其不平衡率均超過12%，嚴(yán)重偏離標(biāo)準(zhǔn)要求[8]。高壓側(cè)5 檔繞組和低壓側(cè)繞組電阻不平衡率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 變比試驗、空載損耗試驗

對變壓器進行變比試驗和空、負(fù)載試驗，由于變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，測試過程儀器產(chǎn)生過流保護，變比試驗和空、負(fù)載試驗均未得到有效測試結(jié)果。

綜上，判斷變壓器高壓繞組存在層間短路。

3 吊芯檢查

為進一步判斷變壓器故障原因，對變壓器進行吊芯檢查，檢查結(jié)果如下：

3.1 變壓器油檢查

變壓器吊罩后，焦糊味濃重，變壓器油顏色較深，器身上覆有些許碳素，如圖2所示。

3.2 變壓器器身檢查

A 相器身吊桿下方螺帽脫落，上方螺帽松動，如圖3 所示，判斷該變壓器在制作工程中，未緊固螺帽，導(dǎo)致螺帽松動脫落。

3.3 變壓器高壓線圈檢查

對變壓器高壓線圈進行檢查，發(fā)現(xiàn)C相高壓線圈從下部至上部絕緣層絕緣受損，有燒糊痕跡，導(dǎo)線表面絕緣層及層間絕緣紙出現(xiàn)燒焦燒毀現(xiàn)象，如圖4所示。且鐵心發(fā)生變形，判斷是由短路電流沖擊產(chǎn)生的電動力導(dǎo)致。A、B兩相檢查未見絕緣受損等異?，F(xiàn)象。

圖4 C相高壓線圈導(dǎo)線表面絕緣層及層間絕緣紙燒焦

為進一步判斷故障位置，對高壓繞組各相線芯進行直流電阻測試，測試結(jié)果如表4所示。

表4 高壓繞組各相線芯直流電阻測試數(shù)據(jù)

由上表可知，C 相高壓繞組5 個檔位均比其余兩相繞組小1 Ω左右，約2～3層高壓繞組被短路。

綜上，通過吊芯檢查，確定故障變壓器C 相高壓繞組發(fā)生層間短路。

4 故障原因分析

1）通過查詢用電信息采集系統(tǒng)及現(xiàn)場核實，2月25 日該臺配變故障前為輕載運行，月電量百余度，且運行期間未發(fā)生雷擊。因此，排除因重過載和雷擊過電壓造成故障的可能性。

2）通過試驗和吊芯檢查，判斷該變壓器層間或匝間絕緣存在缺陷，在運行過程中，局部電流增大發(fā)熱，引起C 相高壓繞組層間絕緣擊穿短路，可以斷定C相高壓繞組層間短路是該變壓器故障的直接原因。

5 結(jié)語

高壓繞組層間短路是該配電變壓器故障的直接原因，在制造階段層間或匝間絕緣存在缺陷是故障的根本原因。該變壓器在制作過程中工藝把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致運行過程中發(fā)生故障。為避免類似故障再次發(fā)生，建議在生產(chǎn)制造過程加強工藝把控：

1）線圈在制作過程中應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙設(shè)計要求放置層間絕緣紙，每層導(dǎo)線緊密排列。由于線圈是橢圓形，線圈成型過程中需要經(jīng)過壓裝來保障線圈的外徑尺寸，如果絕緣紙張數(shù)不夠或者排線較松時容易出現(xiàn)層間絕緣紙破損導(dǎo)致層間短路；

2）線圈壓裝時注意把控力度。如果出現(xiàn)壓過頭的情況，容易損傷線圈導(dǎo)線及絕緣層，導(dǎo)致層間短路；

3）繞制線圈時如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線存在毛刺、絕緣層損傷等問題，應(yīng)及時進行處理或更換，杜絕隱患；

4）線圈導(dǎo)線焊接時搭頭應(yīng)放置在線圈的長軸部位。由于焊接搭頭比導(dǎo)線更毛糙，如果放置在線圈的短軸部位即被壓面，容易出現(xiàn)損傷層間絕緣紙及導(dǎo)線的現(xiàn)象。