一起变压器绕组变形故障的分析与判断

刘效真 高占岭 李秀国 郭 峰 杨 锟

（国网山东省电力公司滨州供电公司，山东 滨州 256600）

1 故障概况

2014年8月，某220kV 变电站在暴风雨过程中发生110kV、35kV 多条线路跳闸，并发生35kV 侧出口短路，造成变压器差动保护动作，重瓦斯跳闸，轻瓦斯发出信号。变压器型号为：SSZ10-180000/220联结组别为：YNyn0d11。

2 基本检查及试验

1）进行二次回路检查，校验二次回路有无缺陷造成误动。

2）对变压器油样、气样进行色谱分析。

3）进行电气试验常规检查，主要选择绕组变形及绕组直流电阻测试。

4）对瓦斯继电器进行校验，检查其动作是否可靠。

3 故障判断

经检查发现二次回路及气体继电器正常，试验数据分析如下：

3.1 色谱数据分析

事故发生后，试验人员采集了瓦斯气体和油样进行了色谱分析，数据如下：

1）故障前：2014.6.7日

表1 变压器本体底部取样气体各组分含量

2）故障后2h：2014.8.7日11 时

表2 变压器不同部位取样气体组分含量

有数据分析可知：

1）故障类型为电弧放电。本体油样色谱分析数据与上次试验数据相比有明显增大，并且远远超过规程规定的注意值。运用三比值法进行分析：C2H2/C2H4=1.5；CH4/H2=0.8；C2H4/C2H6=3.85 上述比值范围编码为（1、0、2），可判断故障性质为“电弧放电”。

2）突发性故障。

运用平衡判据公式计算：

式中，CIl为在平衡条件下，油中溶解气体组分的浓度μL/L；CiK为在平衡条件下，气体继电器中组分的浓度μL/L；KI为组分i的奥斯特瓦尔德系数。

表3 平衡判据计算值

根据平衡判据计算公式计算出的H2和烃类气体qi值远大于2.0，说明此变压器存在突发性故障。 3）是否涉及纸绝缘。运用特征气体法判断，从一氧化碳和二氧化碳数据分析，CO2/CO＜3，怀疑故障涉及固体绝缘。但与上次测定值比较，CO、CO2含量增量并不明显，可判断放电时线圈绝缘纸未受损伤或受损伤面积很小，或是放电发生在有油中裸金属部位，因此判定线圈未烧断。

4）根据故障后变压器本体不同位置的油样分析可以看出，故障2h 变压器本体底部气体浓度最大，因此，基本可以判定故障发生在变压器本体下半部分。

3.2 绕组变形测试

频响法测试波形

本台变压器没有绕组变形的初始数据对比，因此对其三相绕组幅频响应特性进行了横向比较，发现中、高压侧绕组波形正常，低压侧曲线LVbc 与曲线LVab、LVca 两相的波峰和波谷的频率分布位置以及分布数量均存在差异。而同一制造厂在同一时期制造的同型号变压器的三相绕组的幅频响应特性一致性却较好，故可判定变压器在遭受突发性短路电流冲击后绕组发生变形。

由于原始幅频响应曲线未知，仅从此次试验曲线判断，可能是曲线LVbc 幅频响应特性发生变化，也可能曲线LVab、LVca 幅频响应特性同时发生变化，即可能是c 相绕组变形，也可能是a、b 两相同时变形。从相关系数也可看出，曲线2 即LVbc 与1、3 两条曲线的相关性较差，分别为0.713 和0.943，而1、3 两条曲线的相关性较好为1.201。至于绕组变形程度，根据其相关系数，符合DL/T 911—2004给出的明显变形判断标准：1.0＞RLF≥0.6 或RMF＜0.6。

图1 #2 主变低压绕组频率响应特征曲线

表4 #2 主变低压绕组相关系数分析结果

因此基本判定低压侧c 相绕组变形或者是a、b两相同时变形，其变形程度为明显变形。

3.3 绕组连同套管的直流电阻数据分析

表5 变压器低压侧绕组连同套管的直流线 电阻数据分析表

表6 变压器低压侧绕组连同套管的直流相 电阻数据分析表

由以上试验数据可以看出，变压器低压侧绕组连同套管的直流相电阻不平衡系数为：2.36%，超过了规程规定的注意值2%，与上次试验数据纵向比较，C 相变化最大，其增幅也达+2.4%，说明该相绕组在变形的基础上，还可能存在匝间或层间短路故障，但数量并不多。

4 解体验证

变压器返厂后进行了解体检查，解体后发现该变压器低压绕组C 相明显变形，在其下半部分有明显放电痕迹，少量绝缘层破损，导线外漏，打开绑扎带，发现有2 匝线圈发生匝间短路，解除绕组后还发现铁心有一处放电痕迹。

图2 铁心处放电痕迹图

图3 绕组内部与铁心对应处放电痕迹图

图4 C 相绕组变形整体图

图5 C 相绕组变形局部图

5 结论

综合以上几种试验数据的分析来看，变压器油及瓦斯继电器内气体色谱成分分析最为有效和灵敏，可以准确判断出故障性质，即过热故障、电弧放电故障、火花放电故障及局部放电故障。根据平衡判据可以判断是否为突发性故障。并且根据变压器本体不同部位的气体含量，可以判断出故障大体发生的位置。频响法测试绕组变形曲线是发现绕组变形最直接也最直观的方法，如果有原始曲线，通过对比就可以判断故障相绕组的变形程度；如果没有原始曲线，根据其高、中、低各频段的相关系数，也可以判断其绕组变形的程度。但有时不能准确判断是一相发生变形还是另外两项相同时发生变形，此时可结合直流电阻的测试数据，来准确判断故障发生的具体相别。这几种方法在发现变压器绕组变形故障时，可以相互结合，又相互补充，最终确定故障的类型及准确位置，为准确检修提供依据。

[1] 徐康健,孟玉婵.变压器油中溶解气体的色谱分析实用技术[M].2 版.北京: 中国质检出版社,2013.

[2] 李建明,朱康.高压电气设备试验方法[M].2 版.北京: 中国电力出版社,2001.