变压器突发短路故障的缺陷分析

1、变压器突发短路故障的缺陷分析 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故 的 40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运 行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要 组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继 续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时 间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结 300 余台 110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定 的短路突发事故试验分析方法，即油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组 直阻试验和绕组变形试验四项分析。实践证明，四项分析基本能够满

2、 足变压器突发事故的分析要求。 1分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析 用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压 器突发事故的故障判断十分敏感，但需要仪器精度高，仅适于在试验 室进行，故比较费时。实践中，多数情况下对缺陷的初步定性要依靠 它，综合分析也要结合色谱分析结果进行，而且该方法能判断出很多 别的试验无法发现的缺陷，例如中兴庄变电站 35kV原#1 变压器突发事 故后，无载分接开关处放电，但直阻试验反映不出来，只有色谱分析 才能发现。 1.2 绝缘电阻试验 变压器各绕组、铁心、夹铁、外壳相互之间的绝缘电阻是否正 常，是常用的简易检查项目。如老君堂变电站 220kV

3、原#1 变压器事故 掉闸后首先进行绝缘电阻试验，很快发现三侧绕组和铁心对地的绝缘 电阻几乎为 0，马上就判断为纵绝缘击穿且铁心烧损，与吊罩检查结果 相符；又如下面述及的 110kV 林河变电站 #2 变压器，也是借助绝缘电 阻试验确定了缺陷位置。 1.3 绕组直阻试验 直阻试验检查导电回路中分接开关接触是否良好、引线接头焊接 或接触是否良好、绕组是否断股、匝间有无短路等缺陷，可配合多种 试验共同确定缺陷，被 1997 年的部颁预试规程确定为变压器最重要的 电气试验项目。由于电网短路容量越来越大，短路事故在直阻方面的 反映往往很明显。如北土城变电站 110kV原#2 变压器事故后，通过绕 组变形

4、试验发现低压绕组异常，但绝缘电阻正常，色谱分析结果表明 发生了涉及绝缘部位的放电，最后依靠低压三相直阻不平衡的试验结 果分析出：低压绕组明显变形且绕组严重受损，须进行大修。大修时 发现几乎所有的绕组都已经扭曲变形，内部结构严重损坏。 1.4 绕组变形试验 它是通过各线圈在高频下的响应特性来判断其结构和周围状况是 否发生明显变化的新型试验项目。如 220kV怀柔变电站 #1 变压器 1997 年 3 月发生套管爆炸事故，由于不知线圈内部状况，不能决定是否更 换线圈，后根据绕组变形试验结果正常的结论确定不再更换线圈。在 大短路容量的电网中近年变压器发生出口短路事故比率较高 （ 例如华北 电网 19

5、98年的 4 起变压器事故中 3起源于短路冲击 ） ，而绕组变形是 其中常见的严重缺陷，所以该项目是现场决定变压器是否投运的主要 依据，有其它试验项目不可替代的作用。 220kV老君堂变电站原 #2 变 压器短路事故后所有电气和色谱试验均正常，但绕组变形试验表明绕 组已经变形并在大修时被确认。该项试验在北京供电局已经开展 4 年，共进行 229台次，其中事故后试验 46台次，发现缺陷 10 起，没 有一起判断错误的情况。 近 3 年来，共进行了 40 余次事故抢修，依照上述四项分析分析无 一误判。可见，这套分析方法比较适于现场，但必须强调：四项分析 要综合起来使用，方能得出正确的结论。 2应用

6、实例 例 1：1998-10-1 ，110kV林河变电站一台 10kV 开关速断保护动作 掉闸，重合失败， 7s后#2变压器（SFZ40000/110，1996-11 投运）本体 轻、重瓦斯，闸箱重瓦斯，差动保护均动作，变压器高、低压侧开关 掉闸，退出运行。 油色谱分析表明：总烃含量急剧增加， CO、 CO2增加较少，结论 为变压器内部存在突发性的裸金属部位的放电。电气试验分析表明： 绕组直流电阻试验正常；绕组变形试验发现低压绕组略有疑点；绝缘 电阻试验发现低压绕组对高压绕组、铁心及地的绝缘仅有 25M。进行分 解试验以查找缺陷位置：高压绕组对低压绕组、铁心以及地绝缘电阻 正常；铁心对高、低压

7、绕组及地绝缘电阻正常。判断结果是：低压绕 组非线圈部位对地部位的绝缘有问题。 综合分析：变压器内部发生突发性的裸金属部位放电，但绕组变 形、直流电阻试验又未发现明显缺陷，故线圈本身有缺陷的可能性很 小；低压绕组有微弱的变形，对地绝缘只有 25M，故低压绕组接近变压 器箱体的部位 （尤其是出线处即低压绕组对地部位 ） 因短路冲击而放电 的可能性最大；低压绕组出线处的手孔可以打开，故可方便地在现场 检查。 变压器内部检查发现：低压内部引线铜排的多个木夹板中，有两 处没有包扎铜排的辅助绝缘，其中低压引线上部木夹件处铜排有相间 短路放电痕迹，木夹件表面烧黑，引发相邻部位铜排相间发生油间隙 电弧放电。变压器内部散落放电后的铜渣少许，油中炭素较多，线圈 上部垫块多处松动。证明试验对于故障部位的判断基本正确，该变压 器现场处理后投入运行。 例 2：1996-10-28 ，吕村#2 变压器（SFPSZ9120000/220，1992年 投运 ）110kV 侧 B相套管爆炸，套管芯子向上窜起 30cm，套管整体上移 10cm，根部严重喷油，故障录波器、差动保护、轻重瓦斯、防爆筒均 动作。 试验分析：拔掉高压、中压侧所