主變發(fā)生近區(qū)短路故障跳閘后高壓試驗(yàn)

閆明飛

（深圳供電局有限公司，廣東深圳，518000）

0 引言

電力變壓器作為電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，起轉(zhuǎn)換和分配電能的作用，其健康狀況直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。變壓器跳閘后，對其進(jìn)行的試驗(yàn)，主要在于判斷該主變的健康狀況，跳閘原因是否由于變壓器內(nèi)部缺陷，以及事故是否對變壓器造成損傷。保證變壓器再次投運(yùn)后能夠正常運(yùn)行。

下面以110kV某變電站#2主變跳閘搶修為例，希望對變壓器搶修試驗(yàn)有所幫助。

1 繞組變形試驗(yàn)

變壓器繞組變形是指在電動力和機(jī)械力的作用下，繞組尺寸或形狀發(fā)生不可逆的變化。它包括軸向和徑向尺寸的變化、器身位移、繞組扭曲、鼓包和匝間短路等。此外，繞組變形還有累計效應(yīng)，也就是說已有繞組變形的變壓器是一種潛在性故障，在運(yùn)行時，若再次遇到較大的過電流沖擊，則很有可能導(dǎo)致變壓器損壞等重大事故。特別是在變壓器發(fā)生事故跳閘時，可能受到強(qiáng)大短路電流的沖擊，在搶修試驗(yàn)時我們首先做了繞組變形試驗(yàn)。

1.1 繞組變形常見的檢測方法

常見的變壓器繞組變形檢測方法有：低壓脈沖法、頻率響應(yīng)分析法、短路阻抗法、內(nèi)窺鏡法等等。我所試驗(yàn)部開展變壓器繞組變形檢測試驗(yàn)所采用的方法主要是頻率響應(yīng)分析法，下面我們簡單的介紹頻率響應(yīng)分析法。

1.2 頻率響應(yīng)分析法

頻響分析法可以檢測相當(dāng)于短路阻抗變化0.2%的繞組變形或軸向尺寸變化0.3%的繞組變形。

變壓器繞組頻響試驗(yàn),實(shí)際上就是通過比較變壓器事故前后繞組頻響特性曲線的變化來判斷繞組是否存在變形。頻響分析法降低了電磁干擾的影響，具有測量靈敏度高、測試重復(fù)性較好、儀器操作簡單方便的優(yōu)點(diǎn)。它可在變壓器不放油、不吊罩的情況下確定變壓器繞組有無形變，指導(dǎo)變壓器的搶修工作，縮短搶修時間。

1.3 頻率響應(yīng)分析法試驗(yàn)接線及原理

頻響分析法的具體實(shí)施過程為：將一正弦掃頻信號輸入被測變壓器，記錄輸入端和輸出端的電壓幅值和相位，通過處理得到被測繞組的頻響特性曲線，再通過比較當(dāng)前曲線和歷史曲線、不同相的曲線、同型號變壓器曲線等,判斷繞組是否存在變形。

圖1 高壓繞組頻率特性曲線

圖2 低壓繞組頻率特性曲線

根據(jù)試驗(yàn)頻率特性曲線進(jìn)行縱向分析作出判斷，高壓繞組以及低壓繞組三相的頻率特性曲線分別在低頻（1kHz～100kHz）、中頻（100kHz～600kHz）以及高頻（＞ 600kHz）段吻合度均較高，結(jié)合其相關(guān)系數(shù)均為正常繞組，110kV某變電站#2主變變壓器繞組未發(fā)現(xiàn)異常變形。

2 絕緣特性試驗(yàn)

絕緣特性試驗(yàn)可間接鑒別變壓器絕緣在高電壓（絕緣試驗(yàn)電壓）作用下的可靠性，并可驗(yàn)證變壓器真空處理的好壞和受潮、臟污的影響，以便及時發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣的局部缺陷。我們現(xiàn)場主要做絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)試驗(yàn)。

2.1 絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)測量

測量繞組絕緣電阻時，應(yīng)依次測量各繞組對地和其他繞組間的絕緣電阻值。被測繞組各引線端應(yīng)短路，其余各非被測繞組都短路接地。不同的接線方式可以測出被測部分對接地部分和不同電壓部分間的絕緣狀態(tài)。

變壓器繞組絕緣電阻測量應(yīng)盡量上層油溫低于50℃時測量，不同溫度t1、t2下的電阻值（R1、R2）可按工程簡化公式：

在測量絕緣電阻時，由于電介質(zhì)的吸收效應(yīng)，判斷絕緣好壞的依據(jù)為所測的吸收比和極化指數(shù)。對于容量較大的變壓器，在用兆歐表測其絕緣電阻時，把絕緣電阻的兩個時間下的讀數(shù)比值成為吸收比，即1min和15s時絕緣電阻的比值。測量吸收比可以判斷電力設(shè)備的絕緣是否受潮，因?yàn)榻^緣材料干燥時，泄露電流成分較小，吸收比大。而當(dāng)絕緣受潮時，泄露電流分量將大大增加，吸收比較隨之降低。在實(shí)際測量過程中，會出現(xiàn)絕緣電阻高、吸收比反而不合格的情況，這時可采用極化指數(shù)來進(jìn)行判斷，極化指數(shù)定義為加壓10min時絕緣電阻與加壓1min的絕緣電阻之比。

2.2 測量結(jié)果的判斷分析

按《規(guī)程》判斷：（1）絕緣電阻換算至同一溫度下，與上次測試結(jié)果相比無顯著變化，一般不低于上次值的70%。（2）35kV及以上變壓器應(yīng)測量吸收比，吸收比在常溫下不低于1.3；吸收比偏低時可測量極化指數(shù)，應(yīng)不低于1.5。（3）絕緣電阻不大于10000MΩ時，吸收比不低于1.1或極化指數(shù)不低于1.3。

110kV某變電站#2主變絕緣特性試驗(yàn)中，絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)均符合規(guī)程要求，主變絕緣良好。

3 直流電阻試驗(yàn)

直流電阻試驗(yàn)，可以檢查出繞組內(nèi)部導(dǎo)線的焊接質(zhì)量，引線與繞組的焊接質(zhì)量，繞組所用導(dǎo)線的規(guī)格是否符合設(shè)計要求，分接開關(guān)、引線與套管載流部分的觸頭是否良好，三相電阻是否平衡等。直流電阻試驗(yàn)的現(xiàn)場實(shí)測中，發(fā)現(xiàn)了諸如變壓器接頭松動，分接開關(guān)接觸不良、檔位錯誤等許多缺陷，對變壓器安全運(yùn)行起到了重要作用。

3.1 變壓器繞組直流電阻測量方法及原理

（1）壓降法

壓降法的測量原理是在被測繞組中通以直流電流，因而在繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降，測量出通過繞組的電流及繞組上的電壓降，根據(jù)歐姆定律，即可算出繞組的直流電阻。

壓降法雖然比較簡單，但準(zhǔn)確度不高，靈敏度偏低。

（2）電橋法

用電橋法測量時，常采用單臂電橋和雙臂電橋等專門測量直流電阻的儀器。被測電阻10Ω以上時，采用單臂電橋；被測電阻10Ω以下時，采用雙臂電橋。

采用電橋法測量準(zhǔn)確度高，靈敏度高，可以直接讀數(shù)。

現(xiàn)在由于變壓器容量的增大，特別是低壓繞組為三角形連結(jié)的大型變壓器，測試?yán)@組直流電阻的電流達(dá)到穩(wěn)定要花費(fèi)很長時間，同時在現(xiàn)場工作存在干擾的問題，現(xiàn)在有了突破性進(jìn)展。在現(xiàn)場工作，我們采用的是集三相同時測試和助磁法于一體的變壓器直流電阻快速測試儀器，儀器測試全過程由單片機(jī)控制完成，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定準(zhǔn)確，抗干擾能力強(qiáng)。

3.2 試驗(yàn)接線

變壓器繞組直流電阻測試按圖3所示試驗(yàn)接線圖接線。選擇合適位置擺放變壓器直流電阻測試儀，并將儀器接地端可靠接地，將儀器測試接線端通過專用測試線和被試變壓器端連接，嚴(yán)格遵守繞組直流電阻測試前、測試中以及停止測量后的試驗(yàn)規(guī)定。

圖3 變壓器繞組直流電阻測試接線圖

3.3 測量結(jié)果的判斷分析

（1）按《規(guī)程》判斷

①1.6MVA以上的變壓器，各項繞組直流電阻相間差別一般不應(yīng)大于三相平均值的2%；無中性點(diǎn)引出的繞組直流線電阻互相間的差別一般不應(yīng)大于三相平均值的1%。

②1.6MVA以下的變壓器，相間差別一般不應(yīng)大于三相平均值的4%；線間差別一般不應(yīng)大于三相平均值的2%。

③測得值與以前（出廠或交接時）相同部位測得值比較，其變化不應(yīng)大于2%。

線間差或相間差百分?jǐn)?shù)計算公式為

（2）繞組直流電阻換算

準(zhǔn)確測量繞組的平均溫度，將不同溫度下測量的直流電阻按下式換算到同一溫度，即：

式中：R1、R2分別為在溫度t1、t2下的電阻值；

T為電阻溫度常數(shù)，銅導(dǎo)線為235，鋁導(dǎo)線為225。

主變直流電阻2018年9月16日搶修試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表 1）：

表1 深大#2主變（油溫：50℃）

主變直流電阻2017年12月07日預(yù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表2）：

表2 某變電站#2主變（油溫：24℃）

根據(jù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)，折算對比發(fā)現(xiàn)，110kV某變電站#2主變直流電阻無異常。

4 結(jié)語

經(jīng)過上述試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)主變本體有異常，需要配合化學(xué)班組，判斷變壓器油色譜試驗(yàn)，判斷變壓器是否具備投運(yùn)條件。