變壓器突發短路故障的缺陷分析

0　引　言

　　近年來變壓器突發短路沖擊后損壞幾率大增，已占全部損壞事故的40%以上。變壓器經受突發短路事故后狀況判斷、能否投運，成為運行單位經常要決策的問題。以前變壓器發生突發短路事故以后，需要組織各方面專家分析事故成因，然后確定試驗方法，根據試驗結果繼續分析或者追加試驗。這種分析、搶修機制已不適應當前電網停電時間限制、高可靠性以及事故嚴重性等情況。北京供電局修試處總結300余臺110kV及以上電壓等級變壓器多年運行維護經驗形成了一套固定的短路突發事故試驗分析方法，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

　　用于判斷變壓器內是否發生過熱或者放電性故障。該項目對變壓器突發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，多數情況下對缺陷的初步定性要依靠它，綜合分析也要結合色譜分析結果進行，而且該方法能判斷出很多別的試驗無法發現的缺陷，例如中興莊變電站35kV原#1變壓器突發事故后，無載分接開關處放電，但直阻試驗反映不出來，只有色譜分析才能發現。

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變壓器事故掉閘后首*行絕緣電阻試驗，很快發現三側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電回路中分接開關接觸是否良好、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年的部頒預試規程確定為變壓器zui重要的電氣試驗項目。由于電網短路容量越來越大，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現低壓繞組異常，但絕緣電阻正常，色譜分析結果表明發生了涉及絕緣部位的放電，zui后依靠低壓三相直阻不平衡的試驗結果分析出：低壓繞組明顯變形且繞組嚴重受損，須進行大修。大修時發現幾乎所有的繞組都已經扭曲變形，內部結構嚴重損壞。

1.4　繞組變形試驗

　　它是通過各線圈在高頻下的響應特性來判斷其結構和周圍狀況是否發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月發生套管爆炸事故，由于不知線圈內部狀況，不能決定是否更換線圈，后根據繞組變形試驗結果正常的結論確定不再更換線圈。在大短路容量的電網中近年變壓器發生出口短路事故比率較高（例如華北電網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重缺陷，所以該項目是現場決定變壓器是否投運的主要依據，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變形并在大修時被確認。該項試驗在北京供電局已經開展4年，共進行229臺次，其中事故后試驗46臺次，發現缺陷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。可見，這套分析方法比較適于現場，但必須強調：“四項分析”要綜合起來使用，方能得出正確的結論。

2　應用實例

　例1：1998-10-1，110kV林河變電站一臺10kV開關速斷保護動作掉閘，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、低壓側開關掉閘，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，結論為變壓器內部存在突發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；繞組變形試驗發現低壓繞組略有疑點；絕緣電阻試驗發現低壓繞組對高壓繞組、鐵心及地的絕緣僅有25MΩ。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：變壓器內部發生突發性的裸金屬部位放電，但繞組變形、直流電阻試驗又未發現明顯缺陷，故線圈本身有缺陷的可能性很小；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zui大；低壓繞組出線處的手孔可以打開，故可方便地在現場檢查。

變壓器內部檢查發現：低壓內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，引發相鄰部位銅排相間發生油間隙電弧放電。變壓器內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，該變壓器現場處理后投入運行。

例2：1996-10-28，呂村#2變壓器（SFPSZ9—120000/220，1992年投運）110kV側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、中壓側所有套管后，做電氣試驗結果正常。鑒于套管爆炸從未發生過，上級單位決定該變壓器返廠大修。但變壓器運輸要經過一座高速公路橋，工期不允許。zui后，根據試驗人員的建議，*行繞組變形試驗，結果正常，之后進行局部放電試驗，結果正常。投運后運行正常。