变压器拉带屏蔽罩引发的故障分析处理

赵阳德，孙 健，部俊锋

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003；2.山东中实易通集团有限公司，山东 济南 250003）

0 引言

随着电力技术的发展和供电可靠性的提高，越来越多的用户在订购大型变压器产品时，对变压器局部放电量提出了严格的要求。为满足用户需求，在变压器生产过程中采取很多措施控制局部放电量，但同时也增加了故障点，一旦制造工艺控制不良，就会引发运行变压器故障，导致机组停运。

以500 kV 变压器上铁轭拉带端部螺杆屏蔽罩与分接开关导线夹固定板虚接引发的变压器故障为例，分析得出故障原因为厂家在低压引线对应拉带端部增加了屏蔽罩。

1 故障概况

某电厂1 号机组主变压器容量为3×442 MVA，其型号为DFP-442000／500TH，额定电压（±2×2.5%）kV／24 kV，变压器经5 次合闸冲击试验后投入系统运行［1］。运行35 天后1 号主变压器高压侧开关跳闸。故障后检查发变组故障录波器发现1 号主变压器跳闸时刻为21∶49∶50，详情见表1。首出跳闸量为C 相主变压器压力突变保护动作，动作后启动出口跳闸86 继电器，同时启动厂用电切换，六段母线厂用电快切成功，同时启动主变压器高压侧开关跳闸。网控500 kV 线路录波器没有启动，发变组故障录波器电气量无大的突变，电气量无异常。

变压器故障后，高压绕组直流电阻、绝缘电阻、介质损耗及电容量测量、直流泄漏试验无异常［2-3］。用2 500 kV 摇表测量铁芯对地绝缘电阻为9.94 GΩ，夹件对地绝缘电阻为6.04 GΩ，铁芯对夹件绝缘电阻为13.1 GΩ。

2 诊断分析

2.1 保护动作情况分析

发变组故障录波器电气量无异常，压力突变保护出现两次动作但动作持续时间较短，重瓦斯动作持续时间也较短，说明故障性质为低能量放电，故障点在导磁回路的可能性大，具体见表1。

表1 保护动作情况

2.2 变压器油色谱分析

变压器带电后第1、2、3、7 天的色谱数据正常，故障后的油色谱分析数据中含气量不大，根据三比值法分析［4］，故障类型为低能量放电，主要是引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电，具体见表2—表4。

表2 油中溶解气体体积分数 单位：μL／L

表3 瓦斯继电器集气盒气体体积分数

表4 气体含量三比值分析及选取编码

2.3 绝缘试验分析

投运前绕组变形试验和局部放电试验［5-6］未见异常，故障后变压器直流电阻测量合格，说明分接开关和投运前主绝缘是正常的。从5 次合闸冲击试验录制电压波形看，未出现异常的暂态过电压，对主绝缘未构成威胁。

3 变压器检查情况

对高压侧进行内部检查时，发现两个主柱之间的箱底有一根连接拉带与夹件的等电位线，经查找，此线是上夹件位于右侧主柱左边的拉带等电位线，此等电位线烧断后掉落在此处，用于压紧的接线鼻子固定在夹件和拉带上，但其表面有烧熔的痕迹，如图1 所示。

图1 等电位线故障部位

低压侧上部进行检查发现，与开关导线夹固定板右侧的拉带屏蔽罩（该屏蔽罩与等位线分别位于同一根拉带的低、高压侧）有放电痕迹，其他位置未见异常，如图2 所示。

图2 屏蔽罩安装位置及故障引发点

4 原因分析及处理措施

4.1 原因分析

投运前绕组变形试验和局部放电试验未见异常，故障后变压器直流电阻测量合格，5 次合闸冲击试验电压波形正常，说明主绝缘和分接开关正常。由于压力突变和重瓦斯动作持续时间较短，结合油色谱三比值法可判断该故障属于低能量放电。检查发现低压侧上夹件开关导线夹固定板右侧与拉带屏蔽罩有放电痕迹，与初步判断故障性质相吻合。

该变压器低压侧电压为24 kV，低压引线距拉带螺杆端部216 mm，远大于设计规定要求的60 mm。鉴于产品的重要性，生产厂家在低压引线对应拉带端部增加了屏蔽罩。由于设计瑕疵，此拉带屏蔽罩与开关导线夹固定板相干涉2.5 mm，厂内装配时将屏蔽罩干涉位置砸偏处理后安装到位。在变压器运行期间，由于振动原因造成此屏蔽罩与开关导线夹固定板虚接，通过屏蔽罩、拉带、拉带接地引线、高压夹件腹板、撑板、低压夹件腹板形成回路，如图3 所示。此回路和铁芯端部磁通相匝链，在回路中形成较大电流，将连接拉带与夹件的等电位接地引线烧断。

图3 故障状态

4.2 处理措施

该变压器低压侧电压为24 kV，工频试验电压85 kV，雷电全波冲击200 kV，绝缘水平较低［7］。经过电场分析计算，拉带处最低电场强度为0.9 kV／mm，绝缘裕度6.15，35 kV 及以下变压器低压引线对应的拉带端部无需屏蔽罩，去掉拉带端部屏蔽罩后能够安全可靠运行。

对采用相同图纸制造的1 号、2 号主变压器其他单相变压器进行全面检查处理，拆除拉带处屏蔽罩，以消除运行中的隐患。

5 结语

故障的直接原因为变压器运行期间，由于振动原因导致上铁轭拉带端部屏蔽罩与开关导线夹固定板虚接，通过屏蔽罩、拉带、拉带接地引线、高压夹件腹板、撑板、低压夹件腹板形成回路，产生较大环流造成的。故障的根本原因为：变压器结构设计瑕疵及制造厂家人员组装过程控制不到位。加强此类变压器的工艺控制和监造把关十分重要。

新投运变压器的故障分析，应结合局放试验结果、冲击电压波形、压力突变保护动作时间、三比值法对故障性质进行综合判断，特别是利用气体保护动作持续时间结合三比值法对故障性质进行判断，能够提高判断的准确性。