浅论变压器突发短路后的试验

朱晓峰 汪晓东国网浙江桐乡市供电公司 浙江桐乡 314500

【文章摘要】

通过对国网桐乡市供电公司工作中的实例对变压器出口近区短路后运用四种试验对变压器受损情况进行测试，较快速对变压器的受损情况进行分析和判断，决定该变压器是否重投入运行或及时退出运行。

【关键词】

变压器；绝缘电阻；试验绕组直流电阻测量；油色谱分析和气相色谱；绕组变形试验

0 引言

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50% 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。我认为在当前的这种情况下我们可以通过对绝缘电阻试验、绕组直阻试验、油色谱分析和绕组变形试验“四项试验综合分析”的试验结果进行分析，来对变压器突发短路事故后的情况进行判断。

1 绝缘电阻试验

经验证明：在大短路电流作用下，初始机械损伤的基本形式是变压器绕组变形，它们发展的典型方式是变形引起局部放电，匝、股间短路，整段主绝缘放电或完全击穿导致主绝缘破坏。因此，测量变压器的绝缘电阻是变压器出口近区短路后一项必要的检测项目。尤其是一些老旧的变压器，其主绝缘薄弱，而且由于绝缘的破坏会在以后的运行中留下隐患，在雷击和操作过电压的作用下，产生击穿放电，击穿放电产生的载波过电压就进一步损坏变压器的绝缘。测量绝缘电阻要严格执行DL/T596-1996 规程标准。采用2500V 或5000V 摇表，绝缘电阻值与前一次的测量结果进行比较，应无明显差别，在同一温度下一般不应低于出厂试验值的70%。绝缘电阻换算到20℃时，220kV 及其以下的变压器不应小于800MΩ，500kV 的变压器不小于2000MΩ，吸收比不低于1.3 或极比指数不低于1.5。变压器的绝缘状况判断应尽量结合其他绝缘试验项目，如033

实验研究

Experimental Research

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绕组介质损耗和泄漏电流测量，综合各个数据进行综合分析，才能确定变压器的绝缘情况。根据对近年来国网桐乡市供电公司10（20）kV 变压器事故掉闸后的绝缘电阻试验中可以看出，70% 的变压器绝缘电阻急剧下降，有些直接将为0，因此可以比较容易的进行判断。实例：桐乡市梧桐镇迎凤小区10kV1# 变压器、洲泉镇西木桥20kV2# 公变等均是事故掉闸后首先进行绝缘电阻试验，很快发现三侧绕组的绝缘电阻几乎为 0，马上就判断为纵绝缘击穿，调换后在车间进行吊芯检查和判断结果相符。

2 绕组直流电阻测量

绕组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，短路电流冲击，绕组产生严重变形造成匝、股间短路，同时由于大电流冲击，如：分接开关、套管引线接头，将军帽与线圈引出线之间会造成接触不良。这些在直阻方面的反映往往很明显。如果未能及时发现处理，任其发展会使接触不良点发热熔化而烧断，进而烧坏变压器。

直流电阻值超出DL/T596-1996 规程中规定注意值，要组织技术专责进行充分分析研究，再结合油色谱分析( 下一节我们将会讨论到) 数据，以及过去的试验数据。如果直流电阻值超标且色谱分析数据超注意值，说明变压器已受短路电流冲击损坏。如凤鸣化纤厂35kV 变压器事故后， 测得绝缘电阻正常，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。

3 油色谱分析和气相色谱

油中溶解气体的色谱分析方法在国内外已得到了广泛的应用。它对预测充油的电气设备的潜伏性故障是相当有效的。因此，在《预规》中对变压器、互感器、套管、电力电缆等电气设备均有有关的规定。

油中气体的产生是由于局部过热， 局部电晕放电和电弧的结果，产生的气体主要是甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）和一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。不同故障类型的产生特征，如表1 所示：

由于出口近区短路的冲击，主变内部绕组发生匝间短路放电和引线接头或分接开关接触不良而燃弧产生高能放电。这些过热故障促使油或固体纸绝缘材料发生裂解产生H2，CO，CO2 和低分子碳水化合物(C2H2，C2H4) 等，这些都是气体，它们通常都是溶解在油中，我们可以通过对变压器油中的溶解气体的种类、组份、气体量、产气速率的判断发现变压器近区短路后故障严重程度，并确定故障的严重程度和大概部位，为检修提供可靠的依据，从而提出相应的反事故措施。

4 绕组变形试验

电力变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸和形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化。器身位移，绕组扭曲，鼓包的匝间短路等。绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患。近几年，随着电力系统容量的增长，短路容量也大大增大。出口短路后造成绕组损坏事故的数量也有上升趋势。据统计在变压器故障中，因短路冲击导致绕组变形的约占30% 左右。绕组变形试验就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，它对发现变压器绕组的变形非常有效。因此，在变压器遭受近区短路后及时进行绕组变形测试，对发现有问题的变压器进行分析研究（和投产时的数据进行比较等），制订相应的措施，并有计划地进行吊检验证，不但节省大量人力、物力，对变压器是否重投入运行或及时退出运行也有相当重要的指导意义，有其它试验项目不可替代的作用。变压器绕组变形试验的判断方法具体有以下几种：

1）利用变压器良好状态时的频响特性；

先测出变压器正常状态下各绕组的频响曲线，当需要检测变压器的绕组状态是否有变化时，将其频响曲线与良好状态下的曲线比就可得到较准确的结论。因此，应给每一台处于重要位置的奕压器建立投运前或确认绕组状态良好时的频响曲线档案。

2）利用相似变压器的频响曲线判定；

由于厂家设计和生产中的连续性，使同连接方式的绕组的频响曲线比较相似， 即有可参照性。实际测量中，若被试变压器无历史记录数据，可用可参考变压器的频响曲线作诊断旁证。同一家生产的同型号同连接方式的绕组的生产日期越近，参考价值越高。

3）无可参考数据时的变压器绕组故障总判定；

因变压器系三相对称设计，故对无参考数据频响曲线的变压器常用三相频响特性的一致性判断绕组的状态。

特别注意是，近区短路达三次以上， 短路电流超过变压器八倍额定电流，试验合格后也应吊罩或放油从入孔进入变压器内部进行如下检查：

（1）压钉的压紧情况。

（2）引线绝缘支架紧固情况。

（3）垫块位移情况。

5 结论

实践证明，“四项试验综合分析”基本能够满足变压器突发短路事故的分析要求。但必须强调：“四项试验综合分析”要综合起来使用，方能得出正确的结论。

【作者简介】

朱晓峰（1978.1—），男，浙江桐乡人， 助理工程师/ 高级技师，电气试验专业。

表1 不同故障类型的产生特征034

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