变压器绕组损坏原因分析与判断方法研究

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[摘 要]因变电站10kV出线被工程施工挖断，冲击电流导致变压器发生差动保护、轻瓦斯报警、两侧开关跳闸。对变压器进行绝缘电阻检查、直流电阻测试、绕组变形试验、取油样色谱分析，判定变压器内部出现了短路放电和绕组变形现象，经厂解体检查得到证实，为同类设备运维提供了经验。

[关键词]冲击电流；变压器；绕组损坏；高压试验

中图分类号：TP206 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0292-01

引言

2013年7月，某110kV变电站主变因工程施工不慎导致主变差动保护动作跳闸。本文基于现场检查及试验情况，分析了主变跳闸的原因以及主变受损情况，最后结合本次事件暴露出来的问题，提出了整改建议。

1.事件概况

当日，工程施工的挖掘机因施工不慎造成10kV杆塔拉线被拉断，拉线弹到杆塔上搭接在柱上开关的部分，造成10kV线路两相短路，导致线路跳闸，10kV开关重合于相间永久性故障，故障点离变电站120米，故障电流14.6kA，致使该站1号主变（型号：SFZ8-40000/110；投运时间：1996年12月）受到两次近区短路故障电流的冲击，发“本体轻瓦斯”告警，差动保护动作跳开主变两侧103、901开关，10kV备自投动作成功，由该站的2号主变带全站负荷。

2.高压试验情况

事故发生后，对该站1号主变进行了绝缘电阻检查、直流电阻测试、绕组变形试验、取油样色谱分析，以下为各试验项目的试验结果。

2.1 直流电阻测量

高压绕组直流电阻与历史值比较变化不大，直流电阻不平衡率满足要求，直流电阻合格；低压侧绕组直流电阻相间不平衡率达33.5%，远大于规程要求的2%，且a相直流电阻与上次试验结果的变化率（30.1%）也远大于规程规定。据此可以判断该主变低压侧a相绕组发生匝间短路。

2.2 绝缘电阻试验

高压绕组对低压及铁芯绝缘电阻合格，但低压对地、铁芯对地绝缘均为零，判断该主变低压绕组可能触碰变压器铁芯、夹件或变压器外壳，造成变压器低压绕组接地。

2.3 负载试验

通过故障后负载试验及与最近两次负载试验结果的比较，发现低压a相绕组短路阻抗变化超出要求，推断a相可能存在变形。

表2 故障变压器负载试验结果

2.4 绕组变形试验

从短路冲击后的主变绕组测试波形对比波形可以看出，高压绕组存在明显变形，低压绕组存在严重变形，其中ca相低压绕组的频率响应特性曲线几乎是一条直线，说明ca相低压绕组响应幅值不随频率变化，判断已经接地。

2.5 油色谱分析试验

该主变轻瓦斯发信、差动保护动作后，分别在本体瓦斯处取气样及主变下部取油样进行色谱分析，试验结果发现乙炔、氢气、总烃含量超过注意值；根据三比值法判断，该主变存在电弧放电故障，可能由于绕组绝缘受到破坏，绕组匝间、层间短路。

表3 主变色谱分析试验结果 单位：L/L

根据上述试验数据分析判断，#1主变低压绕组发生严重变形，造成低压a相绕组匝间短路并接地，匝间过电压放电造成变压器油中乙炔、氢气等特征气体快速增长。

3.解体情况

事件后，将事故主变拉回物资仓库进行解体检查，检查结果发现高压侧A相绕组压板明显塌陷，相比下B、C两相压板无异常。由于无专业工具将高压绕组从铁芯柱中拉出，无法观察低压绕组的全貌，但从a相绕组底部可以看到有绕组热熔化散落在油箱底部的铜珠。可以看出，该主变受到低压侧近区短路冲击后，低压侧a相绕组变形、散股，触碰铁芯及夹件，导致低压a相绕组连同铁芯一起接地，验证了第三节试验数据的分析结论。

4.结论

根据以上的试验情况及分析结果，该110kV变电站外部10kV线路永久性短路，造成变电站发生近区短路，14.6kA的短路冲击电流对主变连续造成两次冲击，且由于该变压器属于老旧变压器，在抗短路能力上存在设计、材料及工艺不良的先天缺陷，事件最终造成#1主变低压绕组发生变形，绕组匝间绝缘破坏。

本次事故暴露了工程施工前对电力线路情况没有进行调查和采取有效的防范措施，缺乏有效的监督管理，施工人员素质不高。对此，电网公司应加强对电力设施保护的宣传力度，加强与施工单位的沟通，在各项工程施工前应积极参与对线路情况的检查。

参考文献

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