變壓器突發(fā)短路故障的現(xiàn)場分析方法

變壓器突發(fā)短路故障的現(xiàn)場分析方法
摘　要　通過實例介紹了一套系統(tǒng)的、可操作的現(xiàn)場分析判斷突發(fā)短路故障的方法，對電力系統(tǒng)運行有較大實用價值。 
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，成為運行單位經(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、搶修機制已不適應(yīng)當前電網(wǎng)停電時間限制、高可靠性以及事故嚴重性等情況。某供電局修試處總結(jié)300余臺110kV及以上電壓等級變壓器多年運行維護經(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”。實踐證明，“四項分析”基本能夠滿足變壓器突發(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，僅適于在試驗室進行，故比較費時。實踐中，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，例如某變電站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。如某變電站220kV原#1變壓器事故掉閘后首先進行絕緣電阻試驗，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某變電站#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
 　　直阻試驗是檢查導電回路中分接開關(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。如某變電站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重受損，須進行大修。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)嚴重損壞。
　　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某變電站#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，而繞組變形是其中常見的嚴重缺陷，所以該項目是現(xiàn)場決定變壓器是否投運的主要依據(jù)，有其它試驗項目不可替代的作用。該項試驗在某供電局已經(jīng)開展4年，共進行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，共進行了40余次事故搶修，依照上述“四項分析”分析無一誤判�？梢姡�這套分析方法比較適于現(xiàn)場，但必須強調(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)用實例 
 　　例1：1998-10-1，110kV某變電站一臺10kV開關(guān)速斷保護動作掉閘，重合失敗，7s后#2變壓器(SFZ—40000/110，1996-11投運)本體輕、重瓦斯，閘箱重瓦斯，差動保護均動作，變壓器高、低壓側(cè)開關(guān)掉閘，退出運行。
 　　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；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25　MΩ。進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25MΩ，故低壓繞組接近變壓器箱體的部位(尤其是出線處——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)場處理后投入運行。
 　　例2：1996-10-28，某村#2變壓器(SFPSZ9—120000/220，1992年投運)110　kV側(cè)B相套管爆炸，套管芯子向上竄起30cm，套管整體上移10cm，根部嚴重噴油，故障錄波器、差動保護、輕重瓦斯、防爆筒均動作。
 　　試驗分析：拔掉高壓、中壓側(cè)所有套管后，做電氣試驗結(jié)果正常。鑒于套管爆炸從未發(fā)生過，上級單位決定該變壓器返廠大修。但變壓器運輸要經(jīng)過一座高速公路橋，工期不允許。最后，根據(jù)試驗人員的建議，先進行繞組變形試驗，結(jié)果正常，之后進行局部放電試驗，結(jié)果正常。投運后運行正常。