110 kV变压器直流电阻超标缺陷诊断分析

王海滨，于丰友，杨 城

(沧州供电公司，河北 沧州 061000)

1 缺陷及设备概述

2011年3月24日，试验人员在对某110 kV变电站1号主变压器进行高压侧绕组(110 kV侧)直流电阻测试时发现U、V两相绕组直流电阻超标，绕组相互间及同相差别较上次试验均有明显的增长，其中三相直流电阻的最大差达到8.176%。现场打开1号主变压器U、V相套管密封导电帽，发现110 kV套管V相引线接头导电杆与导电帽连接处严重烧蚀，110 kV套管U相引线接头导电杆与导电帽连接处轻微烧蚀，设备存在重大隐患，需现场及时进行处理，消除隐患。

该主变压器型号为SSZ7-40 000/110，各侧额定电压110/350/10 kV，出厂日期2006年10月，投运日期2007年8月。当时现场气象条件：晴，环境温度9 ℃，湿度20%。上层油温16 ℃。

2 试验分析与检查

试验人员对1号主变压器进行例行试验，在进行高压侧绕组的直流电阻测试过程中，发现U、V相绕组所有分接头的直流电阻数据较初始值及上次试验数据有显著增长，直流电阻相间互差超标，其中以V相较严重。

依据《河北省电力公司输变电设备状态检修试验规程(试行)》中规定：1.6 MVA以上变压器，各相绕组相互间的差别不大于2%(警示值)；与同相初值比较,其变化不大于±2%(警示值)。

计算得知，在1分接时，三相绕组相互间的差别达到8.176，V相绕组与同相初值(2008年5月8日首次试验)比较，变化为8.502%，U相绕组与同相初值(2008年5月8日首次试验)比较，变化为3.438%，均远超过2%的警示值，连续测试多个分接位置，发现测试数据规律性明显，均为U、V相较大，W相数据正常，认为U、V相回路可能存在缺陷。

根据试验数据基本可以排除绕组断股；根据历史试验数据可以排除引线电阻的差异和导线质量的原因造成直流电阻不平衡率超标的可能性；详细检查试验仪器、试验接线，检查试验引线的夹子，弹性及接触面均良好，试验引线无断线，重新测量，测出的数据相同，可以排除因仪器的损坏、测量接线错误而引起的数值异常的可能性。现场采用三通道直流电阻测试仪测试，排除了因温差大存在测试误差的可能。对1号主变压器进行油色谱分析，气体总烃也在规定的注意值范围内且无乙炔产生，其它试验项目也合格，可以判断变压器本体油箱内绕组回路部分不存在接触不良、短路等故障。因此判定引起1号主变压器直流电阻超标的原因。为套管引出线回路故障；有载分接开关切换回路故障。

经过多次调节高压有载分接开关，使触头反复接触，消除触头表面的氧化膜和油垢，重新测试后结果不变，因此也排除了分接开关接触不良引起异常的可能性。

查询该主变压器最近一次红外测试情况，测试数据如表1所示，测试时间为2011年1月19日。

表1 1号主变压器套管远红外测试数据

通过远红外测试数据、图谱分析，可以基本断定引起直流电阻超标的原因是套管引出线回路接触不良，主要包括套管引线头导电杆和导电帽以及导电帽和外接导线2个接触部位。

运行情况下，套管导电帽与导线相连接，由于氧化和污染的作用，导电帽处通常都有一层氧化污染膜，也会引起电阻增大，故重新打磨测量引线接触点，再把线夹夹上，保证测试线线夹与导电帽接触良好，重新试验后，测量结果无变化，说明缺陷部位在套管引线接头导电杆和导电帽之间。

通过以上分析，确定了测试数据的准确性。为进一步查找原因，确定缺陷位置，决定取下直流电阻偏大相U、V相套管导电帽。在拆下U相和V相套管导电帽时，发现引线头导电杆和导电帽连接明显松动，用手即可旋动。

检查引线头导电杆和导电帽导电部位，发现V相套管引线头导电杆与导电帽连接处有严重的烧蚀痕迹，110 kV U相套管引线头导电杆与导电帽连接处轻微烧蚀，将测试线直接接到引线头导电杆上，直接测量导电杆。相间及同相比较数据均符合标准要求，数据正常，从而也证实了最初的判断，排除了导电杆与套管引线的焊接及变压器绕组引线故障的可能性，变压器直阻超标的原因是套管导电帽与套管引出线导电杆连接松动。变压器检修人员对套管导电杆和导电帽进行了处理、更换。处理后，测试变压器高压侧所有档位直流电阻全部合格，至此，缺陷得到有效处理。

3 缺陷原因分析

对套管引线头导电杆以及拆下的导电帽进行详细检查，发现导电帽螺纹与引线头导电杆螺纹相互接触的螺牙处已经有放电和过热烧损的痕迹，如图1、图2所示，V相烧蚀较为严重，U相烧蚀相对较轻。测量了引线头顶部高出接线座的距离为74 mm、导电帽凹槽的最大深度为77 mm、橡皮脚垫高出接线座的高度为2 mm，由此算出引线头顶部与导电帽的距离为5 mm，即导电帽螺纹不能旋入整个螺纹长度，使其与引线头导电杆的接触面积减少，导电帽丝牙与套管引线头导电杆接触不紧密，配合明显松动，使得接触电阻增大，接头发热，接触面局部氧化，长期运行发热、氧化以致恶性循环所致，说明该套管设计上存在缺陷。

图1 110 kV V相套管引线头照片

图2 110 kV V相套管导电帽照片

套管头部由导电帽、引线接头导电杆、圆柱销、橡皮胶垫、接线座等组成。该型号的套管头部安装时，先把引线接头用圆柱销固定在接线座上，再安装导电帽。引线头与导电帽通过引线头的外螺纹与导电帽的内螺纹连接在一起，内外螺纹连接后应当有锁紧措施，将引线头与套管导电帽压紧，以保证螺纹连接紧固，引线头导电杆与套管导电帽可靠接触。该型号套管在引线头与导电帽连接后，没有采取任何锁紧措施，直接将导电帽安装在接线座上，导致引线头导电杆和套管导电帽之间缺少压紧的力量，只靠螺牙之间自然的力量，这种导电部位的连接是不紧固的连接，无法保证可靠接触。当电流通过该接触面，尤其是在主变压器负载较大的情况下，有可能因接触不良造成过热，进一步促使接触电阻增大，加剧过热现象，发热严重造成接触面过热烧蚀或者产生放电现象烧蚀接触面。若不能及时发现缺陷，会导致套管引线头导电杆和导电帽烧毁，严重威胁主变压器安全运行。

鉴于导电帽螺纹已烧损，对V相导电帽进行了更换，将套管引线头导电杆过热损伤处打磨处理，处理了螺纹的氧化层，在接触面上涂上导电膏，检修人员在引线头顶部与导电帽之间加装了厚度约6 mm的胶皮垫，导电帽与引线头连接后就能够压缩胶皮垫，同时胶皮垫给导电帽和引线头一个相反的力，这个力使导电帽、引线头连接紧固，导电面接触良好。恢复安装，再次测量时数据已恢复正常，用同样的方法处理U相套管后，测试直流电阻，试验数据符合标准要求，三相平衡，所有档位的直流电阻全部符合标准要求。对W相套管也进行了相应处理，虽然试验数据及红外测试未发现异常，但检查发现，与V相套管同样部位也存在微小的过热烧蚀痕迹，随即进行了处理。处理后套管过热情况会得到改善，但该缺陷无法彻底处理，在主变压器负载较大时仍有出现过热的可能，将该型套管进行更换或由厂家针对该设计缺陷进行改造才能彻底解决该问题。

4 建议

a. 在制造工艺方面，制造厂家应进一步优化设计，提高制造质量，利用停电机会对该型套管进行更换或由厂家针对该设计缺陷进行改造，彻底解决问题。

b. 工作人员应提高设备运行维护、检修管理水平，加强输变电设备验收及运行监督，结合状态检修工作开展设备评估，检查各连接部位是否连接良好，发现设备运行中存在的不足，及时消除隐患。

c. 在没有对该类型套管缺陷进行处理前加强远红外测试，发现同类型套管有严重过热情况，及时停电处理，以利缺陷的及早消除。每次的试验数据一定要同初始值及历年数据进行认真比较，要对每一次测出的微小数据变化和疑点进行深入分析，查明原因，把隐患消除在萌芽状态。

d.主变压器订货时需注意套管头部是否存在设计缺陷，防止出现类似的问题。

5 结束语

通过对主变压器套管缺陷位置的现场试验、分析定位，发现直流电阻超标的直接原因是套管引线导电杆与导电帽间螺纹相互之间配合不紧密，明显松动，长期运行发热、氧化，如此恶性循环，发热严重造成烧蚀；该型号套管的头部安装设计也存在问题，必须从多方面采取有效、可靠措施加以防范、改进，才能防止缺陷再次发生，确保变压器安全稳定运行。

参考文献：

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