基于110kV變壓器匝間短路故障試驗(yàn)分析

【摘要】目前，由于110kV變壓器的匝間短路故障頻繁發(fā)生，使得電力部門(mén)對(duì)于該故障給予了高度的重視，變壓器在整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行中起到至關(guān)重要的作用，它能夠?qū)⒏唠妷恨D(zhuǎn)換為低電壓，也可以將低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓，以便功率的順利傳輸。電壓器是電力設(shè)備中非常昂貴的一種電器設(shè)備，一旦發(fā)生故障，造成的損失將會(huì)是巨大的。本文主要對(duì)110kV變壓器匝間短路故障進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，并對(duì)其故障原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，以便我們尋找合適的變壓器匝間短路故障預(yù)防措施以及故障發(fā)生后的具體解決方案，盡量的減少因故障導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，為我國(guó)的用電客戶(hù)提供一個(gè)安全可靠，長(zhǎng)期穩(wěn)定的良好的用電環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】高壓110kV;電力變壓器;匝間短路;故障試驗(yàn)分析

電力變壓器在整個(gè)電力系統(tǒng)中是一種靜止的電氣設(shè)備，它的主要作用就是將一種數(shù)值的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N不同數(shù)值的電壓，而保證兩種電壓的頻率一樣[1]。在一次繞組中通以交變電流，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，交變的磁場(chǎng)在鐵芯的磁導(dǎo)作用下在二次繞組中感應(yīng)出交流電。一次繞組和二次繞組中的電壓大小與兩個(gè)繞組的匝數(shù)有關(guān)，電壓越高，則該部分的匝數(shù)越多。變壓器的基本參數(shù)是額定容量，額定容量的大小表征變壓器傳輸?shù)碾娔艿拇笮　?/p>

1.110kV變壓器匝間短路故障概述

1.1 結(jié)構(gòu)分析

電力變壓器的故障多種多樣，我們先從電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，主要出現(xiàn)故障的部位一般是在繞組、分接開(kāi)關(guān)、端子排、套管、鐵芯等等，由于繞組是變壓器中電壓轉(zhuǎn)換的主要部件，一旦它出現(xiàn)故障，將會(huì)嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)行，所以繞組故障是變壓器的所有故障之中最為特殊的一種變壓器故障[2]。繞組故障可以分為以下三種方式的短路故障：層間短路故障、匝間短路故障、相間短路故障。剩下的斷線(xiàn)故障和接地故障會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的放電現(xiàn)象，大量的電能被消耗。而其中的繞組匝間短路故障一般是由于絕緣部位的老化以及廠家生產(chǎn)之時(shí)絕緣部位損壞，還有就是變壓器受潮卻沒(méi)有得到及時(shí)有效地處理，導(dǎo)致各個(gè)電路由于水的導(dǎo)電現(xiàn)象而造成繞組的短路故障。

1.2 故障檢測(cè)方式

當(dāng)變壓器出現(xiàn)匝間短路故障時(shí)，最常用的檢測(cè)方式就是對(duì)變壓器的繞組進(jìn)行變形試驗(yàn)，這個(gè)方式也是目前最有效的變壓器匝間短路故障檢測(cè)方式。其他的檢測(cè)方式還有絕緣電阻的測(cè)試、油色譜的具體分析以及直流電阻的參數(shù)測(cè)試，我們?cè)趯?shí)際的操作中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變壓器的現(xiàn)象做出故障檢測(cè)方式的合理利用，找出變壓器的具體故障類(lèi)型，根據(jù)實(shí)際的檢測(cè)情況選擇合適的處理方案以及采取合適的解決措施。

2.故障的過(guò)程詳述

中心控制室的監(jiān)控系統(tǒng)顯示屏上出現(xiàn)“1號(hào)主變重瓦斯動(dòng)作，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”主變兩邊的開(kāi)關(guān)處在斷開(kāi)位置，中心控制室的工作人員立即確定電路開(kāi)關(guān)是否處在斷路狀態(tài)，及時(shí)的拉開(kāi)閘刀，整個(gè)電力設(shè)備處于檢修狀態(tài)。

主變檢查;中心控制室的工作人員立即采取措施對(duì)變壓器的各個(gè)元器件狀況、三側(cè)開(kāi)關(guān)、CT、PT設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)密的檢查，對(duì)其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)運(yùn)用儀器檢測(cè)并與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照。發(fā)現(xiàn)變壓器的內(nèi)部各個(gè)組成元件沒(méi)有出現(xiàn)任何狀況，各個(gè)設(shè)備的外觀正常，電路中沒(méi)有出現(xiàn)斷路、局部放電的特殊情況，也沒(méi)有爆炸、著火等現(xiàn)象發(fā)生，最終的細(xì)查結(jié)果顯示主變絕緣套管出現(xiàn)些許的漏油情況，瓦斯繼電器中內(nèi)的氣體占2/3。我們根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)知道：主變絕緣套管螺絲松動(dòng)以及變壓器套管缺陷都會(huì)造成絕緣套管的漏油現(xiàn)象，具體分析為充油管中油的質(zhì)量變差，套管內(nèi)的絕緣膠的絕緣效果不佳，如果后果嚴(yán)重的化會(huì)造成變壓器的燃燒和爆炸。

3.故障試驗(yàn)分析

3.1 繞組直流電阻檢測(cè)

目前，變壓器繞組電阻的檢測(cè)也是比較常用的試驗(yàn)項(xiàng)目，它能夠有效地檢測(cè)出繞組絕緣情況以及整個(gè)電路的連接狀況，對(duì)于具體的繞組匝間短路、開(kāi)關(guān)接觸狀態(tài)、接頭的接觸不良等故障都具有比較好的檢測(cè)效果，主變繞組直流電阻故障檢測(cè)可得下表：

表1 主變繞組直流電阻故障檢測(cè)結(jié)果

相間 AO BO CO 誤差

0.1548 0.1508 0，1549 2.76%

線(xiàn)間 AB BC CA 誤差

0.3042 0.3041 0.3088 1.71%

由1表中數(shù)據(jù)可知：直流電阻的誤差超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，B相直流電阻值明顯的偏小，結(jié)果分析證明B相出現(xiàn)了匝路短路故障。

3.2 短路損耗試驗(yàn)

一般選擇在變壓器的一側(cè)的繞組內(nèi)通過(guò)額定頻率、波形為正弦的電流，另一側(cè)的繞組短路會(huì)產(chǎn)生阻抗，該阻抗被稱(chēng)作是變壓器的短路阻抗[3]。試驗(yàn)時(shí)變壓器一側(cè)的繞組中的電壓為110kV，另一側(cè)的繞組電壓為35kV，110kV部分全部處于斷路狀態(tài)，35kV部分全部短路但是不接地。如果加壓側(cè)的電壓為110kV，在BC端加壓時(shí)，出現(xiàn)短路的較大損耗現(xiàn)象，通過(guò)反復(fù)的充放電過(guò)程來(lái)測(cè)量直流電阻的阻值，結(jié)果表明B相的直流電阻與其他的兩項(xiàng)之間存在較大的偏差，所以我們認(rèn)定B相繞組出現(xiàn)匝間短路故障。

3.3 色譜數(shù)據(jù)分析

目前，利用色譜分析法來(lái)檢測(cè)變壓器鐵芯接地的故障是一種比較簡(jiǎn)單的方法，同時(shí)它的效果也是非常讓人滿(mǎn)意的，三比值法和四比值法是兩種具體的方法，三比值法在實(shí)際的操作中存在一定的約束，只有是變壓器油中的溶解的氣體超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值或者氣體的產(chǎn)生速率超過(guò)限值時(shí)才能進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，因此現(xiàn)在三比值法的運(yùn)用比較的少，大部分的判斷過(guò)程選用的都是四比值法。我們利用色譜分析得到的各種數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)變壓器的故障來(lái)進(jìn)行具體的診斷。首先我們要掌握氣體產(chǎn)生的原因以及發(fā)生的變化，判斷出現(xiàn)的故障的類(lèi)型，對(duì)故障的具體動(dòng)態(tài)狀況進(jìn)行詳細(xì)的了解，然后選擇合適的處理措施[4]。特殊氣體產(chǎn)生的原因有以下幾種：固體絕緣受熱或者熱分解、電暈放電、強(qiáng)弧光放電等等。

對(duì)于故障之后瓦斯繼電器的氣體進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)得到以下的表格。

表2 故障后瓦斯繼電器氣體色相色譜分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（微升/升）

氫氣 一氧化碳 二氧化碳 甲烷 乙烯 乙烷 乙炔 總烴

280600 38980 4230 9887 1120 32 4712 15678

由上表2色譜分析統(tǒng)計(jì)表格可知：氫氣和總烴的含量都嚴(yán)重的超標(biāo)，因此我們判斷變壓器內(nèi)部有放電故障存在，進(jìn)行進(jìn)一步的檢查發(fā)現(xiàn)B相匝間存在放電現(xiàn)象。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面的對(duì)于110kV變壓器的匝間短路故障簡(jiǎn)單的分析，我們了解到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與電力變壓器之間存在非常大的關(guān)聯(lián)，我們可以尋找合適的變壓器匝間短路故障預(yù)防措施以及故障發(fā)生后的具體解決方案，盡量的減少因故障導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，為我國(guó)的用電客戶(hù)提供一個(gè)安全可靠，長(zhǎng)期穩(wěn)定的良好的用電環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]李健，趙雙兵，張紅旗，胡科.110kV變壓器匝間短路故障分析與處理[J].中國(guó)電業(yè)（技術(shù)版），2011年02期.

[2]羅菲，110kV變壓器匝間短路故障電氣試驗(yàn)[J].黑龍江科技信息，2011年22期.

[3]熊小伏，王嬙，陳星田.一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護(hù)方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013年09期.

[4]張鵬.基于電參量的變壓器繞組短路故障在線(xiàn)診斷研究與FPGA的工程實(shí)現(xiàn)[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2011年08期.