變壓器突發(fā)短路故障的現(xiàn)場(chǎng)分析方法

變壓器突發(fā)短路故障的現(xiàn)場(chǎng)分析方法
摘　要　通過實(shí)例介紹了一套系統(tǒng)的、可操作的現(xiàn)場(chǎng)分析判斷突發(fā)短路故障的方法，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行有較大實(shí)用價(jià)值。 
引 言  近年來變壓器突發(fā)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(jīng)受突發(fā)短路事故后狀況判斷、能否投運(yùn)，成為運(yùn)行單位經(jīng)常要決策的問題。以前變壓器發(fā)生突發(fā)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(yàn)方法，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繼續(xù)分析或者追加試驗(yàn)。這種分析、搶修機(jī)制已不適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)停電時(shí)間限制、高可靠性以及事故嚴(yán)重性等情況。某供電局修試處總結(jié)300余臺(tái)110kV及以上電壓等級(jí)變壓器多年運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)形成了一套固定的短路突發(fā)事故試驗(yàn)分析方法，即油色譜分析、絕緣電阻試驗(yàn)、繞組直阻試驗(yàn)和繞組變形試驗(yàn)“四項(xiàng)分析”。實(shí)踐證明，“四項(xiàng)分析”基本能夠滿足變壓器突發(fā)事故的分析要求。 
　　1　分析項(xiàng)目 
　　1.1　變壓器油中溶解氣體色譜分析 
 　　用于判斷變壓器內(nèi)是否發(fā)生過熱或者放電性故障。該項(xiàng)目對(duì)變壓器突發(fā)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(yàn)室進(jìn)行，故比較費(fèi)時(shí)。實(shí)踐中，多數(shù)情況下對(duì)缺陷的初步定性要依靠它，綜合分析也要結(jié)合色譜分析結(jié)果進(jìn)行，而且該方法能判斷出很多別的試驗(yàn)無法發(fā)現(xiàn)的缺陷，例如某變電站35kV原#1變壓器突發(fā)事故后，無載分接開關(guān)處放電，但直阻試驗(yàn)反映不出來，只有色譜分析才能發(fā)現(xiàn)。
　　1.2　絕緣電阻試驗(yàn)
 　　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(jiǎn)易檢查項(xiàng)目。如某變電站220kV原#1變壓器事故掉閘后首先進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)，很快發(fā)現(xiàn)三側(cè)繞組和鐵心對(duì)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(jié)果相符；又如下面述及的110kV某變電站#2變壓器，也是借助絕緣電阻試驗(yàn)確定了缺陷位置。
　　1.3　繞組直阻試驗(yàn)
 　　直阻試驗(yàn)是檢查導(dǎo)電回路中分接開關(guān)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(yàn)共同確定缺陷，被1997年的部頒預(yù)試規(guī)程確定為變壓器最重要的電氣試驗(yàn)項(xiàng)目。由于電網(wǎng)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。如某變電站110kV原#2變壓器事故后，通過繞組變形試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低壓繞組異常，但絕緣電阻正常，色譜分析結(jié)果表明發(fā)生了涉及絕緣部位的放電，最后依靠低壓三相直阻不平衡的試驗(yàn)結(jié)果分析出：低壓繞組明顯變形且繞組嚴(yán)重受損，須進(jìn)行大修。大修時(shí)發(fā)現(xiàn)幾乎所有的繞組都已經(jīng)扭曲變形，內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞。
　　1.4　繞組變形試驗(yàn)
 　　它是通過各線圈在高頻下的響應(yīng)特性來判斷其結(jié)構(gòu)和周圍狀況是否發(fā)生明顯變化的新型試驗(yàn)項(xiàng)目。如220kV某變電站#1變壓器1997年3月發(fā)生套管爆炸事故，由于不知線圈內(nèi)部狀況，不能決定是否更換線圈，后根據(jù)繞組變形試驗(yàn)結(jié)果正常的結(jié)論確定不再更換線圈。在大短路容量的電網(wǎng)中近年變壓器發(fā)生出口短路事故比率較高，而繞組變形是其中常見的嚴(yán)重缺陷，所以該項(xiàng)目是現(xiàn)場(chǎng)決定變壓器是否投運(yùn)的主要依據(jù)，有其它試驗(yàn)項(xiàng)目不可替代的作用。該項(xiàng)試驗(yàn)在某供電局已經(jīng)開展4年，共進(jìn)行229臺(tái)次，其中事故后試驗(yàn)46臺(tái)次，發(fā)現(xiàn)缺陷10起，沒有一起判斷錯(cuò)誤的情況。
 　　近3年來，共進(jìn)行了40余次事故搶修，依照上述“四項(xiàng)分析”分析無一誤判�？梢姡�這套分析方法比較適于現(xiàn)場(chǎng)，但必須強(qiáng)調(diào)：“四項(xiàng)分析”要綜合起來使用，方能得出正確的結(jié)論。 
　　2　應(yīng)用實(shí)例 
 　　例1：1998-10-1，110kV某變電站一臺(tái)10kV開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作掉閘，重合失敗，7s后#2變壓器(SFZ—40000/110，1996-11投運(yùn))本體輕、重瓦斯，閘箱重瓦斯，差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作，變壓器高、低壓側(cè)開關(guān)掉閘，退出運(yùn)行。
 　　油色譜分析表明：總烴含量急劇增加，CO、CO2增加較少，結(jié)論為變壓器內(nèi)部存在突發(fā)性的裸金屬部位的放電。電氣試驗(yàn)分析表明：繞組直流電阻試驗(yàn)正常；繞組變形試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低壓繞組略有疑點(diǎn)；絕緣電阻試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低壓繞組對(duì)高壓繞組、鐵心及地的絕緣僅有25　MΩ。進(jìn)行分解試驗(yàn)以查找缺陷位置：高壓繞組對(duì)低壓繞組、鐵心以及地絕緣電阻正常；鐵心對(duì)高、低壓繞組及地絕緣電阻正常。判斷結(jié)果是：低壓繞組非線圈部位對(duì)地部位的絕緣有問題。
 　　綜合分析：變壓器內(nèi)部發(fā)生突發(fā)性的裸金屬部位放電，但繞組變形、直流電阻試驗(yàn)又未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，故線圈本身有缺陷的可能性很��；低壓繞組有微弱的變形，對(duì)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(duì)地部位)因短路沖擊而放電的可能性最大；低壓繞組出線處的手孔可以打開，故可方便地在現(xiàn)場(chǎng)檢查。
 　　變壓器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)：低壓內(nèi)部引線銅排的多個(gè)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(fā)相鄰部位銅排相間發(fā)生油間隙電弧放電。變壓器內(nèi)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(dòng)。證明試驗(yàn)對(duì)于故障部位的判斷基本正確，該變壓器現(xiàn)場(chǎng)處理后投入運(yùn)行。
 　　例2：1996-10-28，某村#2變壓器(SFPSZ9—120000/220，1992年投運(yùn))110　kV側(cè)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(yán)重噴油，故障錄波器、差動(dòng)保護(hù)、輕重瓦斯、防爆筒均動(dòng)作。
 　　試驗(yàn)分析：拔掉高壓、中壓側(cè)所有套管后，做電氣試驗(yàn)結(jié)果正常。鑒于套管爆炸從未發(fā)生過，上級(jí)單位決定該變壓器返廠大修。但變壓器運(yùn)輸要經(jīng)過一座高速公路橋，工期不允許。最后，根據(jù)試驗(yàn)人員的建議，先進(jìn)行繞組變形試驗(yàn)，結(jié)果正常，之后進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，結(jié)果正常。投運(yùn)后運(yùn)行正常。