變壓器繞組變形試驗(yàn)案例

1、220kV電力變壓器突發(fā)短路故障后的試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析案例變壓器動(dòng)穩(wěn)定事故危害：因變壓器動(dòng)穩(wěn)定損壞因積累效應(yīng)，多 是在臨界情況因電網(wǎng)擾動(dòng)突然損壞，危害有兩點(diǎn)：在變壓器損壞的 同時(shí)，造成供電區(qū)域大面積的突然停電，給工業(yè)生產(chǎn)和人民生活， 尤其是工業(yè)生產(chǎn)造成極大損失意義：電力變壓器是供電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備中最重要的一次設(shè)備，是 關(guān)系著電網(wǎng)安全供電的首要因素。由于變壓器故障造成的直接的和間 接的經(jīng)濟(jì)損失都很大，因此采取有效的措施，有效遏制變壓器損壞事 故，是保證電網(wǎng)安全供電的首要任務(wù)。除采取有效措施，提高配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行外，應(yīng)用有效的試 驗(yàn)及分析手段，及早發(fā)現(xiàn)變壓器動(dòng)穩(wěn)定方面（繞組變形）的故障，做 到在變壓器

2、事故發(fā)生前，有計(jì)劃的調(diào)配負(fù)荷，安排維修，減少也是減 少經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響的措施之一。動(dòng)穩(wěn)定事故主要原因:低壓側(cè)發(fā)生近區(qū)短路故障而造成線圈失圓變形，變形有軸向變形和幅向變形，軸向變形主要使線圈壓緊的方 向松散；幅向變形主要使線圈出現(xiàn)鼓包和凹進(jìn)變形。變壓器低壓側(cè)發(fā) 生近區(qū)短路故障，對(duì)變壓器形成三種損害：電動(dòng)力使線圈變形，使 絕緣距離改變?cè)斐山^緣放電形成事故。電動(dòng)力使引線、線圈等絕緣 支撐損壞，造成絕緣距離改變?cè)斐山^緣放電形成事故。短路時(shí)的振 動(dòng)、高熱使線圈匝間絕緣損壞，造成線圈匝間放電。這些損害都是嚴(yán) 重的損害。變壓器突發(fā)短路故障后的試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析案例1故障經(jīng)過(guò)鹿泉2#變壓器，電壓等級(jí):220kV

3、，容量：180MVA，低壓側(cè)電壓 等級(jí)：38.5kV。2003年2月投運(yùn)。2005年8月3日，鹿泉站35kV的2#母線油浸電壓互感器發(fā)生爆 炸，造成母線三相短路，但此次故障沒(méi)有引起變壓器的停電，事故后 油色譜分析內(nèi)部無(wú)放電缺陷。2005年12月2日，鹿泉2段387分路發(fā)生出口電纜頭爆炸引起 三相短路，對(duì)于變壓器而言也屬于近區(qū)短路，短路故障后油色譜發(fā)現(xiàn) 油中出現(xiàn)乙炔，但較小，其他組分變化不大；進(jìn)行了直流電阻和常規(guī) 絕緣試驗(yàn)，試驗(yàn)未見(jiàn)異常。變壓器運(yùn)行后進(jìn)行的色譜監(jiān)視，數(shù)據(jù)呈下 降趨勢(shì)。但乙炔的出現(xiàn)說(shuō)明出口短路已造成變壓器內(nèi)部放電。兩次短 路沖擊對(duì)變壓器造成較大影響。鑒于上述情況，2006年8月31

4、日，在對(duì)鹿泉220kV站2#主變進(jìn) 行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，特別注意了介損試驗(yàn)時(shí)的電容量變化，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) 低壓側(cè)對(duì)其他兩相及地的電容量比2004年4月時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)增大了 8.4%，中壓側(cè)對(duì)其他兩相及地電容量減小2.2%，反復(fù)驗(yàn)證復(fù)試， 試驗(yàn)結(jié)果相同。其他試驗(yàn)未見(jiàn)異常。根據(jù)情況，進(jìn)行了繞組變形測(cè)試(頻率響應(yīng)法)，初步判斷變壓 器繞組存在變形。隨后公司組織了制造廠家等單位共同進(jìn)行了判斷繞組變形的各 部電容量、低電壓阻抗等系統(tǒng)測(cè)試與對(duì)比、分析，確認(rèn)變壓器低壓繞 組存在一定程度的變形。2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析繞組變形頻響曲線分析繞組變形分析采用的標(biāo)準(zhǔn)為DL/T 911-2004電力變壓器繞組 變形的頻率響應(yīng)分析法。以

5、測(cè)試曲線比較，在1-25kHz段重合較好，所以判斷不存在匝 間短路等較嚴(yán)重的變形。在中頻段，C相曲線與其他兩相相比略有平 移，說(shuō)明存在整體變形現(xiàn)象，或是C相相對(duì)于A、B相，或是A、B 相相對(duì)于C相；只一個(gè)峰值處出現(xiàn)較大變化，可能繞組下部出現(xiàn)幅向 局部變形；在130kHz附近出現(xiàn)的波峰消失，表明有局部變形，但波 峰波谷位置沒(méi)有大的變化，局部鼓包、曲扭等類型變形較??；中、高 頻段的曲線平移代表繞組可能有軸向變形。A、B兩相的相關(guān)系數(shù)為0.99, C相與A相、B相的相關(guān)系數(shù)分別 為0.87和0.89 （相關(guān)系數(shù)高表明曲線重合度越一致），繞組可能存 在變形。分析結(jié)果：繞組存在中等程度的變形，整體變形占

6、主要部分。（2）電容量數(shù)據(jù)分析1）整體電容量低壓側(cè)對(duì)其他兩相及地的電容量由29000pF增大到31460pF，增 大8.4%，中壓側(cè)電容量22060pF，比上次試驗(yàn)數(shù)據(jù)22550pF減小 2.2%，分析表明，低壓側(cè)存在繞組壓緊形變形，使低壓側(cè)對(duì)地電容 量增加，同時(shí)造成了低壓側(cè)對(duì)中壓側(cè)的距離增大，使電容量減小。2）各部電容量經(jīng)測(cè)試和計(jì)算得出如圖所示的各部電容量，電容量變化如表所 示，對(duì)比結(jié)果表明低壓側(cè)繞組存在幅向壓緊變形，造成C1增大和C2 減小，變化較大。耕 Cl C2 C3 如 I- L Tl-M TF HC1C2C3C4C5出廠值1859010080944528656105測(cè)試值22010

7、9670956028506090變化量+ 18.4%4.1 %1.2%0.52%0.01%（3）低電壓阻抗數(shù)據(jù)分析低電壓阻抗測(cè)試采用的標(biāo)準(zhǔn)為GB 1094.5-2003電力變壓器 第 5部分：承受短路的能力中第4.2.7.4條規(guī)定的以歐姆表示的每相短 路電抗值與原始值之差不大于2 %。1）分相低電壓阻抗在額定分接對(duì)高一低、高一中、中一低，分別進(jìn)行分相低電壓阻 抗值測(cè)試，然后折算為額定阻抗電壓值，并與變壓器銘牌出廠阻抗電 壓值進(jìn)行比較分析，計(jì)算及對(duì)比結(jié)果如下表高壓一低壓高壓一中壓中壓一低壓位置ABCABCABC阻抗 電 壓23.5823.6023.2413.3713.3613.288.078.1

8、07.77變化 量0.340.43-1.11.01.01.633.734.11-0.13對(duì)比結(jié)果表明，中壓一低壓側(cè)A、B相阻抗電壓值變化較大，超 出標(biāo)準(zhǔn)要求，存在繞組變形情況。2）應(yīng)用成套測(cè)試儀器測(cè)試阻抗值在額定分接對(duì)高一低、高一中、中一低，分別進(jìn)行低電壓阻抗值 測(cè)試，將測(cè)試值進(jìn)行三相比較，并與變壓器銘牌出廠阻抗電壓值進(jìn)行 比較分析，對(duì)比結(jié)果如下表：高壓一低壓中壓一低壓位置ABCABC阻抗值Q64.16564.20863.3816.5776.6176.300與銘牌值偏差0.7310.7990.4993.6694.2480.560三相最大偏差1.3055.022阻抗電壓23.86323.8792

9、3.5718.0868.1357.746與銘牌值偏差0.7310.7990.4993.6654.2430.565三相最大偏差1.3055.022從測(cè)試結(jié)果看，與分相低電壓阻抗測(cè)試結(jié)果一致。從應(yīng)用成套測(cè)試儀器測(cè)試結(jié)果看，應(yīng)用阻抗值與應(yīng)用阻抗電壓值 分析，在數(shù)據(jù)分析上沒(méi)有區(qū)別。3測(cè)試結(jié)果分析：（1）由電容量分析：試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明低壓繞組對(duì)鐵心的整體距離 呈減小趨勢(shì)，使得低壓繞組對(duì)地電容量出現(xiàn)正增長(zhǎng)，同時(shí)造成對(duì)中壓 繞組距離呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)中壓繞組電容量出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，由此判斷繞組 可能出現(xiàn)整體性壓緊型變形。（2）繞組變形曲線：C相與A、B相曲線重合度出現(xiàn)偏移，顯現(xiàn) 出繞組出現(xiàn)整體性幅向擠壓變形，但變形程度尚

10、不嚴(yán)重。高壓和中壓 曲線重合度較好，因此確認(rèn)繞組變形發(fā)生在低壓繞組。由于缺少與出 廠原始曲線的縱向?qū)Ρ?，因此無(wú)法確認(rèn)擠壓變形發(fā)生的相位位置。（3）低壓阻抗和應(yīng)用成套儀器進(jìn)行的阻抗測(cè)試：兩者原理是相 同的，測(cè)試結(jié)果都表明中壓一低壓的A、B相阻抗值（或阻抗電壓值） 變化超過(guò)2%，繞組變形發(fā)生在A、B相的可能性最大。分析結(jié)論：綜上分析，鹿泉2#變壓器的低壓繞組的A、B兩相存 在幅向擠壓型的中度程度的整體性繞組變形。4吊檢檢查結(jié)果此臺(tái)變壓器返回制造廠進(jìn)行修理，吊檢結(jié)果（見(jiàn)圖）：（1）低壓側(cè)A、B兩相線圈出現(xiàn)變形，變形形式基本為擠壓變形，局部鼓肚等變形總體較小，主要是因擠壓造成的一條縱向凸出變形， 兩個(gè)

11、線圈變形程度比較一致；B相中下部有一處稍大局部鼓肚變形。（2）繞組軸向沒(méi)有出現(xiàn)松散，幅向變形主要集中于一處，變形 程度應(yīng)屬于中等程度的變形。（3）在A相中上部一處導(dǎo)線換位點(diǎn)發(fā)生匝間放電，放電點(diǎn)沒(méi)有 在變形處，絕緣紙燒焦，導(dǎo)線邊緣有燒熔缺損，燒蝕面積不大。5采取的措施從繞組整體變形情況看，出現(xiàn)局部變形較少，線圈受的擠壓力也 較均勻，形成的縱向凸起也較均勻，一方面說(shuō)明變壓器設(shè)計(jì)時(shí)充分考 慮了安匝平衡，線圈受短路力比較均勻，另一方面也由于使用了半硬 銅線，在抗局部受力方面明顯提高。改進(jìn)措施主要在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)兩方 面考慮：（1）低壓線圈導(dǎo)線將原半硬扁銅導(dǎo)線改為半硬自粘換位銅導(dǎo)線， 低壓線圈采用內(nèi)撐硬紙筒

12、繞制；進(jìn)一步增加抗短路能力。（2）將原低壓線圈單螺旋式繞制改為連續(xù)式繞制，減少因線匝 受力集中造成絕緣破壞，形成匝間放電。（3）在保證不改變?cè)搪纷杩骨闆r下，增大低壓線圈導(dǎo)線截面， 降低電流密度。6案例結(jié)論和注意事項(xiàng)（1）變壓器動(dòng)穩(wěn)定損壞存在著積累效應(yīng)，及時(shí)掌握變壓器運(yùn)行 狀況和安排進(jìn)行測(cè)試，對(duì)防止變壓器動(dòng)穩(wěn)定事故尤為重要。（2）通過(guò)早期試驗(yàn)和分析判斷，可以做到早期預(yù)警變壓器動(dòng)穩(wěn) 定方面存在的缺陷，避免大型變壓器事故。甚至可以做到在中等程度下的鑒別。=j（3）應(yīng)用電容量變化，初步判斷變壓器繞組是否存在變形是一 種有效的方法，在變壓器遭受短路沖擊后（必要時(shí)）或預(yù)防性試驗(yàn)時(shí) 進(jìn)行介損測(cè)試，要特別注

13、意電容量變化。我公司對(duì)此進(jìn)行了一次新的 嘗試，取得了很好的效果，賦予了介損測(cè)試新的含義。（4）變壓器繞組變形分析的分散性較大，一般僅憑一種分析方 法確保分析的準(zhǔn)確性難度較大，繞組頻響法和低電壓阻抗法分析判斷 變壓器繞阻變形都較有效，各有長(zhǎng)處，頻響法相對(duì)于低電壓阻抗法要 求的分析技術(shù)較高，推薦兩種測(cè)試方法相互輔助，必要時(shí)增加電容量 分析法，以提高分析的準(zhǔn)確性。（5）要充分認(rèn)識(shí)投運(yùn)前原始頻響曲線和阻抗值的重要性，在產(chǎn) 品投運(yùn)前，應(yīng)進(jìn)行各分部電容量、繞組頻響曲線和低電壓阻抗值的測(cè) 量，以便日后分析對(duì)比。另外，繞組頻響曲線受測(cè)量?jī)x器的影響非常 大，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與出廠測(cè)試、不同儀器測(cè)試的曲線一般都不具備縱向可 比性，因此建議制造廠測(cè)量的曲線不能作為原始曲線，需要以投運(yùn)前 以測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)曲線作為原始曲線，日后測(cè)試也要以同一儀器測(cè)試的曲線 進(jìn)行比較。注意事項(xiàng)：在第一次頻響法曲線分析時(shí)，無(wú)原始出廠圖譜進(jìn)行比