變壓器突發(fā)短路故障的缺陷分析

1、變壓器突發(fā)短路故障的缺陷分析引言近年來變壓器突發(fā)短路沖擊后損壞幾率大增，已占全部損壞事故 的40%以上。變壓器經(jīng)受突發(fā)短路事故后狀況判斷、能否投運(yùn)，成為 運(yùn)行單位經(jīng)常要決策的問題。以前變壓器發(fā)生突發(fā)短路事故以后，需 要組織各方面專家分析事故成因，然后確定試驗方法，根據(jù)試驗結(jié)果 繼續(xù)分析或者追加試驗。這種分析、搶修機(jī)制已不適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)停電 時間限制、高可靠性以及事故嚴(yán)重性等情況。北京供電局修試處總結(jié) 300余臺110kV及以上電壓等級變壓器多年運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗形成了一套 固定的短路突發(fā)事故試驗分析方法，即油色譜分析、絕緣電阻試驗、 繞組直阻試驗和繞組變形試驗 四項分析”。實(shí)踐證明，四項分析”基本 能

2、夠滿足變壓器突發(fā)事故的分析要求。1分析項目1.1變壓器油中溶解氣體色譜分析用于判斷變壓器內(nèi)是否發(fā)生過熱或者放電性故障。該項目對變壓 器突發(fā)事故的故障判斷十分敏感，但需要儀器精度高，僅適于在試驗 室進(jìn)行，故比較費(fèi)時。實(shí)踐中，多數(shù)情況下對缺陷的初步定性要依靠 它，綜合分析也要結(jié)合色譜分析結(jié)果進(jìn)行，而且該方法能判斷出很多別的試驗無法發(fā)現(xiàn)的缺陷，例如中興莊變電站35kV原#1變壓器突發(fā)事故后，無載分接開關(guān)處放電，但直阻試驗反映不出來，只有色譜分 析才能發(fā)現(xiàn)。1.2絕緣電阻試驗變壓器各繞組、鐵心、夾鐵、外殼相互之間的絕緣電阻是否正常， 是常用的簡易檢查項目。如老君堂變電站 220kV原#1變壓器事故掉閘

3、 后首先進(jìn)行絕緣電阻試驗，很快發(fā)現(xiàn)三側(cè)繞組和鐵心對地的絕緣電阻 幾乎為0,馬上就判斷為縱絕緣擊穿且鐵心燒損，與吊罩檢查結(jié)果相符； 又如下面述及的110kV林河變電站#2變壓器，也是借助絕緣電阻試驗 確定了缺陷位置。1.3繞組直阻試驗直阻試驗檢查導(dǎo)電回路中分接開關(guān)接觸是否良好、引線接頭焊接 或接觸是否良好、繞組是否斷股、匝間有無短路等缺陷，可配合多種 試驗共同確定缺陷，被1997年的部頒預(yù)試規(guī)程確定為變壓器最重要的 電氣試驗項目。由于電網(wǎng)短路容量越來越大，短路事故在直阻方面的 反映往往很明顯。如北土城變電站 110kV原#2變壓器事故后，通過繞 組變形試驗發(fā)現(xiàn)低壓繞組異常，但絕緣電阻正常，色譜分

4、析結(jié)果表明 發(fā)生了涉及絕緣部位的放電，最后依靠低壓三相直阻不平衡的試驗結(jié) 果分析出：低壓繞組明顯變形且繞組嚴(yán)重受損，須進(jìn)行大修。大修時 發(fā)現(xiàn)幾乎所有的繞組都已經(jīng)扭曲變形，內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞。1.4繞組變形試驗它是通過各線圈在高頻下的響應(yīng)特性來判斷其結(jié)構(gòu)和周圍狀況是 否發(fā)生明顯變化的新型試驗項目。如220kV懷柔變電站#1變壓器1997 年3月發(fā)生套管爆炸事故，由于不知線圈內(nèi)部狀況，不能決定是否更 換線圈，后根據(jù)繞組變形試驗結(jié)果正常的結(jié)論確定不再更換線圈。在 大短路容量的電網(wǎng)中近年變壓器發(fā)生出口短路事故比率較高(例如華北電網(wǎng)1998年的4起變壓器事故中3起源于短路沖擊)，而繞組變形是其 中常見的嚴(yán)

5、重缺陷，所以該項目是現(xiàn)場決定變壓器是否投運(yùn)的主要依 據(jù)，有其它試驗項目不可替代的作用。220kV老君堂變電站原#2變壓 器短路事故后所有電氣和色譜試驗均正常，但繞組變形試驗表明繞組 已經(jīng)變形并在大修時被確認(rèn)。該項試驗在北京供電局已經(jīng)開展4年，共進(jìn)行229臺次，其中事故后試驗46臺次，發(fā)現(xiàn)缺陷10起，沒有一 起判斷錯誤的情況。近3年來，共進(jìn)行了 40余次事故搶修，依照上述 四項分析”分析 無一誤判?？梢?，這套分析方法比較適于現(xiàn)場，但必須強(qiáng)調(diào)：四項分析”要綜合起來使用，方能得出正確的結(jié)論。2應(yīng)用實(shí)例例1： 1998-10-1，110kV林河變電站一臺10kV開關(guān)速斷保護(hù)動作 掉閘，重合失敗，7s后

6、#2變壓器(SFZ40000/110, 1996-11投運(yùn))本體 輕、重瓦斯，閘箱重瓦斯，差動保護(hù)均動作，變壓器高、低壓側(cè)開關(guān) 掉閘，退出運(yùn)行。油色譜分析表明：總烴含量急劇增加， CO、CO2增加較少，結(jié)論 為變壓器內(nèi)部存在突發(fā)性的裸金屬部位的放電。電氣試驗分析表明： 繞組直流電阻試驗正常；繞組變形試驗發(fā)現(xiàn)低壓繞組略有疑點(diǎn)；絕緣 電阻試驗發(fā)現(xiàn)低壓繞組對高壓繞組、鐵心及地的絕緣僅有25MD。進(jìn)行分解試驗以查找缺陷位置：高壓繞組對低壓繞組、鐵心以及地絕緣 電阻正常；鐵心對高、低壓繞組及地絕緣電阻正常。判斷結(jié)果是：低 壓繞組非線圈部位對地部位的絕緣有問題。綜合分析：變壓器內(nèi)部發(fā)生突發(fā)性的裸金屬部位放

7、電，但繞組變形、直流電阻試驗又未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，故線圈本身有缺陷的可能性很 ??；低壓繞組有微弱的變形，對地絕緣只有25MD，故低壓繞組接近變壓器箱體的部位（尤其是出線處一一即低壓繞組對地部位）因短路沖 擊而放電的可能性最大；低壓繞組出線處的手孔可以打開，故可方便 地在現(xiàn)場檢查。變壓器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)：低壓內(nèi)部引線銅排的多個木夾板中，有兩 處沒有包扎銅排的輔助絕緣，其中低壓引線上部木夾件處銅排有相間 短路放電痕跡，木夾件表面燒黑，引發(fā)相鄰部位銅排相間發(fā)生油間隙 電弧放電。變壓器內(nèi)部散落放電后的銅渣少許，油中炭素較多，線圈 上部墊塊多處松動。證明試驗對于故障部位的判斷基本正確，該變壓 器現(xiàn)場處理后投入運(yùn)行。例 2： 1996-10-28,呂村 #2 變壓器（SFPSZ9-120000/220, 1992 年 投運(yùn)）110kV側(cè)B相套管爆炸，套管芯子向上竄起 30cm,套管整體上 移10cm，根部嚴(yán)重噴油，故障錄波器、差動保護(hù)、輕重瓦斯、防爆筒 均動作。試驗分析：拔掉高壓、中壓側(cè)所有套管