电容量变化在变压器绕组变形诊断上的应用

李铁滨，杨俊海，武永亮，崔 明，闫 磊

（1.国网吉林省电力有限公司培训中心，长春 130062；2.国网通化供电公司，吉林 通化 134001；3.国网长春供电公司，长春 130021；4.国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 130021；5.华润电力（盘锦）有限公司，辽宁 盘锦 124012）

变压器受到近区短路电流冲击，绕组受到的电动力比较大并且有累积作用时，常常发生绕组变形，需要进行绕组变形试验，国家标准［1］规定使用阻抗法。近年来，频响法判断变压器绕组变形应用比较多，不足之处在于受测试接线、环境等不确定因素影响较大，测试结果分析没有严格的标准界定。本文指出，变压器本体绕组各部电容量受制于绕组的相对位置、形状、距离，分析变压器本体电容量变化可以及时准确认定变压器绕组变形缺陷。

1 变压器本体电容量测量接线

变压器制造完成后，绕组的结构被固定，绕组间绝缘介质、绕组固体绝缘材料介质的相对介电常数ε均被固定，双绕组变压器高压绕组对地电容量C3、一二次绕组间电容量C2、低压绕组对地电容量C1也固定了。变压器本体各部电容量高电压试验方法测量接线见图1。

电力设备的电容量由设备绝缘介质的相对介电强度和结构决定。如果变压器绕组间或绕组对地电容量发生变化，应是结构上包括绕组的形状、绕组对地距离、绕组间距离发生变化。变压器绕组电容量变化是变压器绕组变形的一个特征。

2 现场变压器绕组变形故障实例

a.JN66kV变电站2号主变故障。2012年2月13日，该SZ11－31500／66型主变运行中连续受到2.77kA、4.52kA、5.4kA 3次故障电流冲击，分别为主变二次额定电流的1.60倍、2.61倍、3.12倍。变压器受到第2次、第3次短路冲击后各进行了高压项目试验。频响法绕组变形试验中，高压绕组在频率80～140Hz段三相波形重叠性不好，以B相、C相最为严重，低压绕组频响试验波形与基准波形差异较大，怀疑变压器一次绕组有变形，不能确定二次绕组存在变形。二次绕组对地电容量C1增大15.182%，应为二次绕组变形。交流电压试验一次绕组在试验电压加至65kV时主绝缘击穿。返厂解体检查，变压器一次绕组C相下端绕组轻微变形，低压绕组c相从上至下均严重变形，绕组下部向斜下方变形严重并对应于C相一次绕组变形位置。

图1 变压器本体电容量测试接线

b.SX66kV变电站1号主变故障。2013年7月17 日，该 SZ9－MZ－31500／63 型主变带出全站24000kVA负荷（主变额定容量的77.6%），运行29min时本体重瓦斯保护动作，主变一、二次断路器跳闸。高压试验判断：该主变二次b相63.7%并绕导线熔断、b相绕组端部股（匝）间短路、二次绕组对地绝缘击穿。2011年该变压器高电压项目试验一次绕组对地电容量C3减小4.734%，二次绕组对地电容量C1增大28.870%，应为二次绕组已发生严重变形。返厂解体检查，变压器一次绕组B相下部变形明显，C相轻度变形，二次绕组各相均严重变形，其中b相绕组上数第1匝至第5匝严重烧损，a相绕组上、下部变形不在同一轴线上，认定变压器曾受到2次以上相当于母线短路的近区短路电流冲击，变压器绕组变形是本次故障的直接原因。

c.CY66kV变电站1号主变故障。该主变2011年9月投入运行，型号SZ11-40000／66。2013年7月22日，该主变例行试验，恢复送电当天相继受到3次近区短路电流冲击，停电进行诊断性试验。高压诊断性试验项目中，空载短路损耗P0ab比P0bc大6.90%，短路c相损耗最小，变压器二次c相股间短路；绕组变形频响试验一次绕组、二次绕组100～300Hz低频段三相曲线重叠较差，一次绕组650～730Hz高频段C相曲线重叠较差，怀疑发生绕组变形；变压器本体电容量比7月22日例行试验低压绕组对地电容量C1增大56.236%，一、二次绕组间电容量C2减小12.283%，判断二次绕组严重变形。返厂解体检查，变压器一次绕组目视检查未见变形，二次绕组各相上部均发生明显外突变形。

d.SL220kV变电站1号主变故障。2007年10月23日，该SFP7-370000／220型主变发生非同期并列，长时间受大电流冲击。做变压器绕组变形频响法试验，通过一次绕组频响检测到各相曲线重复性较差，测量低压对高压及地电容量增大13.350%，判定变压器低压绕组变形。解体检查，变压器一次各相绕组出现轻度变形，二次绕组各相均变形，c相变形严重。

3 变压器高压试验电容量变化分析

通过4起变压器绕组变形实例可以看出，绕组变形相应的变压器本体电容量均发生了较大变化；双绕组变压器以低压绕组变形居多，相应的变压器二次绕组对地电容量C1发生变化。JN变电站2号主变C1、C2电容量分别比交接试验增大15.182%、减小2.493%，对应变压器一次绕组C相下端绕组轻微变形，二次绕组c相从上至下均严重变形。SX变电站1号主变C1电容量比交接试验增大28.870%，C3电容量比交接试验减小4.734%，相应的一次绕组B相、C相轻度变形，二次绕组各相均严重变形。CY变电站1号主变C1电容量一天时间增大52.144%，C2电容量减小12.283%，对应二次绕组各相均明显变形。SL变电站对变压器未做C2电容量测量，无法计算变压器各部电容量，与其他变电站变压器的高压对低压及地、低压对高压及地两组数据直接对比，低压绕组对地电容C1变化应超过15%。各变压器受冲击绕组发生变形后电容量变化分析数据见表1。

变压器本体各部电容量变化和油色谱变化，可追溯出变压器受短路冲击的时间。数据分析，SX变电站1号主变2004年5月至2006年11月、2006年12月至2011年4月期间应受过短路电流冲击。经调查，该主变2005年曾受到2次变电站10kV母线短路的短路电流冲击，2009年前后再次受到短路电流冲击。

2011年4月22日SX变电站1号主变试验获取的变压器各部电容量分析，该变压器二次绕组三相均出现严重变形。至2013年7月17日变压器故障，该变压器绕组严重变形状态下运行近15个月。

双绕组变压器绕组变形多发生在二次绕组，导致电容量C1增加。变压器绕组各部电容量变化超过初值5%，宜作为绕组可能出现变形的注意值；变压器绕组各部电容量变化超过初值10%，可作为判断变压器绕组发生中度变形的控制值；变压器绕组各部电容量变化超过初值15%，可作为判断变压器绕组发生重度变形的控制值。

表1 发生绕组变形变压器电容量变化数据分析

4 结束语

a.多起变压器绕组变形故障实例证实，变压器本体电容量变化分析对判定变压器绕组变形清晰、直观、准确。标准［2］要求，测量绕组绝缘介质损耗因数时，应同时测量电容值，若此电容值发生明显变化，应予以注意。设备状态检修标准［3］给予变压器绕组电容变化最高权重系数，绕组电容变化大于5%，扣40分，直接评价为严重状态。

b.变压器各部电容的变化，对应于不同绕组的变形。利用变压器绕组电容量变化判断变压器绕组变形程度，应求解并使用单一电容量C1、C2、C3分析判断。双绕组变压器一、二次绕组间电容C2变化是变压器一次绕组、二次绕组发生变形共同作用结果，受结构限制变化量比较小，C2电容量变化绕组变形判断应考虑两侧绕组。

c.变压器如果结构上不改变，本体电容量应保持稳定，但变压器本体电容量在改变试验接线、更换套管或分接开关后要发生变化。进行变压器本体电容量变化分析，应考虑外界因素的影响。变压器更换套管、分接开关或吊心检查前后，应核对本体电容量变化情况，后续试验参数以新的结构对应的电容量进行比对分析。

变压器绕组变形导致变压器各部电容量变化，应在变压器受到短路电流冲击后核对各部电容量变化，配合短路阻抗试验、频响试验等数据，综合判断变压器绕组是否发生变形及绕组变形程度，可排除某些试验项目的误判断，为试验结论提供可靠的数据支撑。

［1］GB／T 1094.1—1996，电力变压器 第一部分总则［S］.

［2］DL／T 393—2010，输变电设备状态检修试验规程［S］.

［3］Q／GDW 170—2008，油浸式变压器（电抗器）状态检修导则［S］.