摘要：對(duì)一起220kV干式變壓器低壓繞組斷線故障進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)措施。1 引言干式變壓器的繞組由帶絕緣層的電磁線按一定排列規(guī)律和繞向，經(jīng)繞制、整形、浸烘及套裝而成。由于電磁線在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)一定程度的質(zhì)量問題，如繞組繞制過程中未堅(jiān)持正確操作方法、浸烘及套裝不當(dāng)、運(yùn)輸過程受損傷、干式變壓器運(yùn)行中繞組受潮等，致使繞組絕緣受到一定程度的損傷或絕緣老化、劣化，引起繞組各種故障的出現(xiàn)，導(dǎo)致干式變壓器帶病運(yùn)行或因損壞停止運(yùn)行。筆者結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)一起220kV干式變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘，進(jìn)行了相關(guān)例行和診斷性試驗(yàn)，準(zhǔn)確判定了故障部位和原因，并及時(shí)進(jìn)行返廠解體確認(rèn)，對(duì)故障繞組進(jìn)行了修復(fù)，提出了預(yù)防此類事故的綜合防范措施。2干式變壓器故障的特征干式變壓器型號(hào)為 SFSZ10-180000/220,2008 年 9月27日投入運(yùn)行。2011年9月26日14時(shí)20 分，在正常運(yùn)行中（系統(tǒng)無任何操作，負(fù)載約為額定值的1 /6）,本體重瓦斯、壓力釋放閥和輕瓦斯動(dòng)作。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)干式變壓器外觀檢查，氣體繼電器內(nèi)有少量氣體，本體兩個(gè)壓力釋放閥均動(dòng)作，無電氣量保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，其他未發(fā)現(xiàn)箱體變形等異常現(xiàn)象。3試驗(yàn)數(shù)據(jù)的初步分析為查清故障的部位及性質(zhì)，分別取本體油樣、瓦斯氣樣進(jìn)行色譜分析；現(xiàn)場(chǎng)對(duì)干式變壓器進(jìn)行繞組直流電阻、介質(zhì)損耗、鐵心絕緣電阻及短路阻抗法繞組變形等試驗(yàn)項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)干式變壓器油中特種氣體含量異常、低壓繞組短路阻抗異常、低壓繞組三相直流電阻嚴(yán)重不平衡。3.1 關(guān)于油色譜結(jié)果的初步分析干式變壓器故障前后油、氣體相色譜分析結(jié)果如表1所示。 表1干式變壓器氣相色譜分析結(jié)果 Table 1 Chromatographicdata of transformer , p-L/L試驗(yàn)日期氫氣一氧化碳二氧 化碳甲烷乙烯乙烷乙煥總烴備注2011-07-12794411 5215.971.030.429.1216.54油樣2011-09-262 0186012 4342 1754 9714536 19413 793氣樣15：002274021 30370.11194.63130.1324.1油樣2011-09-2619：006354841 322209.52448.86281.7744.6油樣由表1可以看出，故障后油中特征氣體組分明顯升高，其中乙炔的含量占總烴的主要成分，且乙炔和總烴均超出《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的注意值;乙炔/乙烯、甲烷/氫氣、乙烯/乙烷三對(duì)比 值的編碼是10 2,比較26日15點(diǎn)和19點(diǎn)相繼兩次色譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，油中溶解氣體組分含量不斷增高, 且乙炔含量增長(zhǎng)較快，結(jié)合氣體繼電器內(nèi)氣樣含有可燃性氣體組分，初步判斷干式變壓器內(nèi)部存在突發(fā)性 高能量電弧放電故障；而一氧化碳和二氧化碳含量變化不大，鐵心及繞組絕緣電阻等測(cè)量試驗(yàn)合格，判定該故障未涉及固體絕緣，可能集中在有載調(diào)壓開關(guān)和干式變壓器繞組等部位。3.2關(guān)于短路阻抗法繞組變形測(cè)試的初步分析現(xiàn)場(chǎng)采用短路阻抗法對(duì)干式變壓器進(jìn)行了繞組變形測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。表2干式變壓器短路阻抗試驗(yàn)電壓/V試驗(yàn)電流/AUkm/%相間較大相 對(duì)誤差/%高-中（3分接）388.631 24.687 70921.8470.592高-低（3分接）387.294 90.811 272 671.842 459.207中-低388.327 84.371 19447.233 475.513從表2數(shù)據(jù)可以看出，涉及低壓繞組的高-低、中-低短路阻抗值明顯增大，相對(duì)誤差嚴(yán)重超標(biāo)，判斷低壓繞組可能存在故障。3.3關(guān)于繞組直流電阻不平衡的初步分析現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量干式變壓器三側(cè)繞組的三相直流電阻，與上次例行試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比如表3所示。 表3干式變壓器繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果對(duì)比目別分接位2010年4月22日例行試驗(yàn)，油溫：30℃相別 分接位置、2011年9月26日故障后，油溫：30℃高壓3分接Rao/mΩRBo/mΩRCo/mΩ三相電阻不平衡率/%高壓3分接Rao/mΩRBo/mΩRCo/mΩ三相電阻不平衡率/%341.5343.5343.60.61366.8368.4368.70.52中壓76.6776.6976.760.1282.2882.3282.350.09低壓線電阻測(cè)量值Rab/mΩRbc/mΩRca/mΩ—低壓線電阻測(cè)量值Rab/mQRbc/mΩRca/mΩ—7.387.3577.3830.3511.8111.7323.51100低壓相電阻 換算值Ra/mΩRb/mΩRc/mΩ低壓相電阻 換算值Ra/mΩRb/mΩRc/mΩ—11.0911.0811.010.729 235.40511.811.7299比較表3中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，高、中壓兩側(cè)直流電阻縱比、橫比均在合格范圍以內(nèi)，低壓繞組線電阻測(cè)量值三相不平衡率高100%，換算為相電阻后， 發(fā)現(xiàn) A 相電阻 Ra為 9 235.405 mΩ,,且Rab≈Rb，Rbc≈Rc,,Rca≈Rab+Rbc，由干式變壓器低壓繞組接線圖（圖1 ）可初步判斷，低壓繞組A相可能存在斷線故障。圖1 干式變壓器低壓繞組接線圖4干式變壓器故障部位的進(jìn)一步確認(rèn)與修復(fù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，決定將該干式變壓器返廠進(jìn)行解體檢查。返廠先先進(jìn)行吊罩檢查，器身外部未發(fā)現(xiàn)異常。10月2日，器身脫油完畢，出罐后做進(jìn)一步外部檢查，仍未發(fā)現(xiàn)異常。斷開干式變壓器低壓繞組串聯(lián)的電抗器和先、末端連接引線，直接測(cè)量繞組相電阻，數(shù)據(jù)為 Ra= ∞" ,Rb=5.25mΩ,Rc=5.46mΩ,可以確定低壓繞組A相存在斷線故障。10月3日，對(duì)干式變壓器繞組進(jìn)行解體檢查，逐步拆除高、中壓側(cè)繞組，均未見異常。拆除中壓繞組與低壓繞組之間的圍屏?xí)r，發(fā)現(xiàn)A相繞組有兩層圍屏燒穿（圖2）。繼續(xù)解體發(fā)現(xiàn)低壓繞組A相在較好擋到第二擋之間,20到21匝出現(xiàn)了整匝熔斷現(xiàn)象，22匝的第3餅與23匝的第1 餅出現(xiàn)整餅熔斷現(xiàn)象（圖3）；第22到第28匝在第 一擋到第二擋之間出現(xiàn)了部分導(dǎo)線熔斷，繞組導(dǎo)線 絕緣整體出現(xiàn)大面積碳化和游離碳的現(xiàn)象（圖4）。故障點(diǎn)確認(rèn)后，對(duì)該干式變壓器低壓繞組進(jìn)行了整體更換，更換了部分受損的絕緣件，修復(fù)后的干式變壓器返回變電站安裝投運(yùn)后運(yùn)行良好。5原因分析及改進(jìn)措施5.1干式變壓器低壓繞組基本結(jié)構(gòu)該干式變壓器低壓側(cè)繞組基本參數(shù)如下：容量 為60MVA ,額定電壓為10.5kV ,額定相電流為1 904.8A,匝數(shù)為50匝。導(dǎo)線為紙包銅扁線,三螺旋 18根并繞，其中軸向3根,輻向6根；28擋30寬墊塊；繞向?yàn)樽罄@。換位形式為不等距換位，繞組進(jìn)行2次完全換位，共36次換位。導(dǎo)線為某廠2007年成品線，一匝為18根小導(dǎo)線并聯(lián)。基本結(jié)構(gòu)如圖5所示。5.2原因分析解體可見故障起始點(diǎn)位于第20匝，故障發(fā)生后擴(kuò)展至其他線餅。經(jīng)查閱圖紙和對(duì)照實(shí)物分析，故障點(diǎn)處無換位等結(jié)構(gòu)。在正常工作狀態(tài)下，該干式變壓器匝間電壓通常在200V左右，無論在空載還是負(fù)載狀態(tài)下，該電壓值基本不變。分析造成低壓繞組斷股的原因?yàn)?，廠家低壓繞組所用電磁線存在質(zhì)量問題。在A相第20匝處可能存在毛刺、絕緣破損或其他缺陷，致使該點(diǎn)發(fā)生股間短路，存在短路環(huán)，隨干式變壓器運(yùn)行短路環(huán)電流慢慢增大，導(dǎo)致該處股間絕緣損壞，股間短路范圍逐步擴(kuò)大，較終向下發(fā)展為匝間短路， 造成低壓繞組A相整匝發(fā)生熔斷。也就是說，低壓繞組先發(fā)生局部股間短路，隨著時(shí)間推移和負(fù)載增大，逐步擴(kuò)展為匝間短路。6結(jié)束語(yǔ)大型干式變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，一旦發(fā)生故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全供電影響較大。當(dāng)干式變壓器遭到不同程度的損壞時(shí)，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果綜合分析，盡可能快速、準(zhǔn)確地判別故障的性質(zhì)和程度，以便及時(shí)制定修復(fù)方案，迅速恢復(fù)運(yùn)行。干式變壓器制造廠家亦應(yīng)采取相關(guān)技術(shù)措施，對(duì)干式變壓器附件、材料加強(qiáng)驗(yàn)收把關(guān)，確保干式變壓器安全運(yùn)行。

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