變壓器匝間短路故障排查分析

摘 要：防止變壓器在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生故障與事故，其目的是因?yàn)樽儔浩髟谡麄€(gè)電力系統(tǒng)中有著不可替代的地位。但其故障和事故不可能完全避免，是由于變壓器長(zhǎng)期持續(xù)的運(yùn)行。本文著重以一次鐵路供電變壓器事故為例，這次事故主要是由匝間短路故障引起的，從而對(duì)變壓器匝間短路故障查找原因，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)而處理解決問(wèn)題。找出變壓器維護(hù)的解決辦法，達(dá)到正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變壓器；匝間；短路；故障

1 變壓器事故經(jīng)過(guò)

2013年6月18日凌晨3時(shí)，棗莊輸油站10KV市電失效，備用發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)。8時(shí)，打開進(jìn)線柜及變壓器柜，發(fā)現(xiàn)A、C兩項(xiàng)熔斷器損壞。更換后進(jìn)行相關(guān)檢查，10時(shí)進(jìn)行送電，投運(yùn)變壓器時(shí)，無(wú)法投用，A-B相電壓升高至超量程（12KV），遂進(jìn)行停電操作。此時(shí)，室外跌落保險(xiǎn)A C兩相燒毀。15時(shí)，在此打開進(jìn)線柜、變壓器柜及變壓器設(shè)備進(jìn)行排查，對(duì)線路及設(shè)備進(jìn)行絕緣檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。用直流單臂電橋?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)AC相電阻值異常，判斷變壓器損壞。最后更換變壓器，供電恢復(fù)正常。

2 變壓器事故原因

“對(duì)一個(gè)時(shí)期以來(lái)近代變壓器所發(fā)生的擊穿事故所作的研究確實(shí)證明，變壓器損壞總量的70%～80%最終歸于匝間短路?！边@是由英國(guó)人A.C.夫蘭克林與D.P.夫蘭克林所編著的《變壓器全書》這樣闡述 。

出故障的變壓器是山東達(dá)馳電氣有限公司生產(chǎn)的SG10-250/10，出廠日期為2007年6月。

QJ23a型直流單臂電橋測(cè)量結(jié)果如表1：

數(shù)據(jù)表明：變壓器內(nèi)部匝間短路造成變壓器損壞。

3 造成變壓器匝間短路的原因

3.1 變壓器過(guò)熱運(yùn)行

變壓器運(yùn)行溫度升高使變壓器內(nèi)部熱絕緣化加劇，使變壓器壽命減少。

3.2 超負(fù)荷運(yùn)行

對(duì)用電設(shè)備是不利的原因有很多，配電變壓器三相負(fù)載分配不平衡，導(dǎo)致阻抗壓降不對(duì)稱，三相電流不對(duì)稱、低壓三相電壓不平衡。影響變壓器的出力，是因?yàn)閷?duì)于Y/Y0-12 接線的變壓器，其中零線將出現(xiàn)零序電流，而零序電流引起的零序磁通在繞組中導(dǎo)致感應(yīng)出零序電勢(shì)使中性位移。其中電流大的一相過(guò)負(fù)荷，使繞組絕緣損壞，而小的一相則達(dá)不到額定值，

3.3 絕緣繞組受潮

之所以油面降低和絕緣油質(zhì)不佳導(dǎo)致繞組絕緣受潮，是因?yàn)檫@些原因：

（1）在潮濕度較高地區(qū)，濕度很高，潮汽過(guò)重，很多潮氣進(jìn)入使絕緣受潮，而此時(shí)配電變壓器未投入使用。

（2）絕緣油中空氣中水分的大量進(jìn)入，降低了絕緣強(qiáng)度，再加上絕緣油與空氣大面積、長(zhǎng)時(shí)間接觸，這些種種原因使一些不經(jīng)常保養(yǎng)的變壓器，致使油面降低，

（3）絕緣強(qiáng)度大幅降低，是因?yàn)樽儔浩髟谶\(yùn)輸、運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有正當(dāng)維護(hù)，雜質(zhì)、水分或其他油污混入變壓器油中。

（4）變壓器故障老舊的主要原因有，繞組內(nèi)層浸漆不透，在生產(chǎn)制造過(guò)程中水分沒(méi)有被完全蒸發(fā)，繞組引線接頭焊接不良等絕緣不完整導(dǎo)致了匝間、層間短路。在達(dá)到或接近使用年限時(shí)，絕緣自然枯焦變黑，絕緣特性下降。

3.4 變壓器內(nèi)部雜質(zhì)

變壓器內(nèi)部的雜質(zhì)包括水分、氣體和固體雜質(zhì)，在這里主要是固體雜質(zhì)對(duì)變壓器絕緣的影響。

在變壓器制造、檢修過(guò)程中殘留形成的雜質(zhì)分為三種固體雜質(zhì)，分為導(dǎo)電性雜質(zhì)、導(dǎo)磁性雜質(zhì)與非導(dǎo)電性雜質(zhì)?？赡苁怯捎诓牧系哪p、老化在工作過(guò)程中等形成的。其中鐵粉是導(dǎo)磁性雜質(zhì)，導(dǎo)電性雜質(zhì)包括銅粉、鋁粉、炭粉等；絕緣紙屑、纖維、漆皮及凈化用的硅膠屬于非導(dǎo)電性雜質(zhì)。

4 分析事故原因

在排出外界影響因素后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)測(cè)量，加上分析外電線路情況、負(fù)載情況和測(cè)試數(shù)據(jù)，終于找到了棗莊輸油站干式變壓器損壞的原因。干式變壓器在配電室環(huán)境可以正常使用，配電室內(nèi)安裝有5匹空調(diào)一臺(tái)，長(zhǎng)期保持室內(nèi)溫度在25度左右。事故發(fā)生時(shí)，天氣情況不太潮濕，外部正常供電，不存在累積或供電電壓不正常波動(dòng)對(duì)干式變壓器正常使用的影響。變壓器內(nèi)及下面未發(fā)現(xiàn)放電火花產(chǎn)生的金屬熔珠，變壓器外暴漏的導(dǎo)線部分也未發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈的放電痕跡，表面事故中未發(fā)生高壓對(duì)地或相間強(qiáng)烈擊穿放電，高低壓電纜及接線頭均無(wú)過(guò)電流或過(guò)熱的痕跡，表面變壓器不存在過(guò)載、過(guò)電流。低壓供電部分事故前均工作正常，備用柴油發(fā)電機(jī)供電正常，表明不存在低壓供電系統(tǒng)故障對(duì)變壓器產(chǎn)生影響?？紤]到造成匝間短路的主要原因，逐一進(jìn)行排查，變壓器無(wú)過(guò)熱及超負(fù)荷運(yùn)行，變壓器已運(yùn)行6年，配電室內(nèi)濕度符合要求。

綜上所述，本次事故的主要問(wèn)題在于變壓器內(nèi)部線圈存在質(zhì)量問(wèn)題，因?yàn)楹穸炔粔?，表面不完整，造成了?dǎo)線的匝絕緣本身不好，在繞制過(guò)程中打擊繞組，使匝絕緣不完整。

5 事故經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

如果變壓器不能工作，將導(dǎo)致整個(gè)電力網(wǎng)不能正常運(yùn)行。因此說(shuō)變壓器在整個(gè)電力系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要功能，“一損俱損，一榮俱榮”。為了防止此類事故的重演，首先要加強(qiáng)電氣設(shè)備的運(yùn)行管理和檢修，定期巡視，定期測(cè)量，定期試驗(yàn)，如果有缺陷要及時(shí)處理。

作者簡(jiǎn)介：趙鑫（1987-），遼寧大連人。endprint