简析绕组对一起220kV变压器低压绕组断线故障处理

摘 要：本文主要是笔者结合自身工作情况对一起220kV 变压器低压绕组断线故障进行了分析，并提出了相应的改进措施。
关键词：变压器；低压绕组；措施

1 引 言

变压器的绕组由带绝缘层的电磁线按一定排列规律和绕向，经绕制、整形、浸烘及套装而成。由于电磁线在生产和运输过程中经常出现一定程度的质量问题，如绕组绕制过程中未坚持正确操作方法、浸烘及套装不当、运输过程受损伤、变压器运行中绕组受潮等， 致使绕组绝缘受到一定程度的损伤或绝缘老化、劣化，引起绕组各种故障的出现，导致变压器带病运行或因损坏停止运行。 笔者结合现场一起220kV 变压器重瓦斯保护动作跳闸， 进行了相关例行和诊断性试验，准确判定了故障部位和原因，并及时进行返厂解体确认，对故障绕组进行了修复，提出了预防此类事故的综合防范措施。

2 变压器故障的特征

变压器型号为 SZ10-180000/220，2007 年8 月 05 日投入运行。 2011 年 11 月 24日 ，在正常运行中（系统无任何操作，负载约为额定值的 1/6），本体重瓦斯、压力释放阀和轻瓦斯动作。 现场对变压器外观检查，气体继电器内有少量气体，本体两个压力释放阀均动作，无电气
量保护动作信号，其他未发现箱体变形等异常现象。

3 试验数据的初步分析

为查清故障的部位及性质，分别取本体油样、瓦斯气样进行色谱分析； 现场对变压器进行绕组直流电阻、介质损耗、铁心绝缘电阻及短路阻抗法绕组变形等试验项目，发现变压器油中特种气体含量异常、低压绕组短路阻抗异常、 低压绕组三相直流电阻严重不平衡。

3.1 关于油色谱结果的初步分析

变压器故障前后油、 气体相色谱分析结果如表1 所示。
表 1 变压器气相色谱分析结果


由表 1 可

源于：论文资料网www.udooo.com

以看出， 故障后油中特征气体组分明显升高，其中乙炔的含量占总烃的主要成分，且乙炔和总烃均超出《输变电设备状态检修试验规程》规定的注意值；乙炔/乙烯、甲烷/氢气、乙烯/乙烷三对比值的编码是 1 0 2， 比较 24 日 12 点和 16 点相继两次色谱数据发现，油中溶解气体组分含量不断增高，且乙炔含量增长最快，结合气体继电器内气样含有可燃性气体组分，初步判断变压器内部存在突发性高能量电弧放电故障；而一氧化碳和二氧化碳含量变化不大，铁心及绕组绝缘电阻等测量试验合格，判定该故障未涉及固体绝缘，可能集中在有载调压开关和变压器绕组等部位。

3.2 关于短路阻抗法绕组变形测试的初步分析

现场采用短路阻抗法对变压器进行了绕组变形测试，测试结果如表 2 所示。
表2变压器短路阻抗测试结果


从表 2 数据可以看出，涉及低压绕组的高-低、中-低短路阻抗值明显增大，相对误差严重超标，判断低压绕组可能存在故障。

4 变压器故障部位的进一步确认与修复

根据现场试验情况， 决定将该变压器返厂进行解体检查。返厂首先进行吊罩检查，器身外部未发现异常。12 月 2日，器身脱油完毕，出罐后做进一步外部检查，仍未发现异常。断开变压器低压绕组串联的电抗器和首、末端连接引线，直接测量绕组相电阻，数据为Ra=∝，Rb=5.25mΩ，Rc=5.46mΩ，可以确定低压绕组 A 相存在断线故障。 12 月 3 日，对变压器绕组进行解体检查，逐步拆除高、中压侧绕组，均未见异常。拆除中压绕组与低压绕组之间的围屏时，发现A 相绕组有两层围屏烧穿（图 2）。

图 2 围屏击穿
继续解体发现低压绕组 A 相在第一挡到第二挡之间，20 到 21 匝出现了整匝熔断现象， 22 匝的第 3 饼与 23 匝的第1饼出现整饼熔断现象（图 3）；
图 3 整匝熔断现象
第 22 到第 28 匝在第一挡到第二挡之间出现了部分导线熔断， 绕组导线绝缘整体出现大面积碳化和游离碳的现象 （图 4）。
图 4 部分熔断
故障点确认后， 对该变压器低压绕组进行了整体更换，更换了部分受损的绝缘件，修复后的变压器返回变电站安装投运后运行良好。

5 原因分析及改进措施

5.1 变压器低压绕组基本结构

该变压器低压侧绕组基本参数如下： 容量为 60MVA，额定电压为 10.5kV，额定相电流为1904.8A，匝数为 50 匝。 导线为纸包铜扁线，三螺旋18 根并绕，其中轴向 3 根，辐向 6 根；28 挡 30 宽垫块；绕向为左绕。 换位形式为不等距换位，绕组进行2 次完全换位，共 36 次换位。 导线为某厂 2007 年成品线，一匝为 18 根小导线并联。

5.2 原因分析

解体可见故障起始点位于第 20 匝，故障发生后扩展至其他线饼。经查阅图纸和对照实物分析，故障点处无换位等结构。在正常工作状态下，该变压器匝间电压通常在 200V 左右， 无论在空载还是负载状态下，该电压值基本不变。分析造成低压绕组断股的原因为，厂家低压绕组所用电磁线存在质量问题。在A 相第 20 匝处可能存在毛刺、 绝缘破损或其他缺陷，致使该点发生股间短路，存在短路环，随变压器运行短路环电流慢慢增大，导致该处股间绝缘损坏，股间短路范围逐步扩大，最终向下发展为匝间短路，造成低压绕组 A 相整匝发生熔断。 也就是说，低压绕组先发生局部股间短路，随着时间推移和负载增大，逐步扩展为匝间短路。

6 结 语

大型变压器是电力系统中的重要设备， 一旦发生故障，对电力系统的安全供电影响较大。当变压器遭到不同程度的损坏时， 需根据现场情况进行相关试验，根据试验结果综合分析，尽可能快速、准确地判别故障的性质和程度，以便及时制定修复方案，迅速恢复运行。 变压器制造厂家亦应采取相关技术措施，对变压器附件、材料加强验收把关，确保变压器安全运行。