关于110kV主变压器故障分析及处理

【摘 要】110kv主变压器在县级电力系统中居于核心地位。如果110kV主变压器出现故障时，就会在很大程度上影响电能的输送以及正常的变电运行，所以我们应该掌握和分析110kV主变压器常见的故障及其主要原因，提出防范解决措施，在110kV主变压器故障分析及处理的过程中起到关键作用。

【关键词】110kV主变压器；故障分析；处理

1 110kV主变压器出现故障的背景

某公司系统现有主变压器32台，其中110kV主变压器10台，变电容量为400MVA，平均运行年限2899天，35kV主变压器22台，变电容量为150 MVA平均运行年限2424天。运行超过10年的主变压器有12台。该公司原来对主变压器的故障检测仅靠电气试验故障检测方法，基本没有做油化相关试验，仅电气试验往往很难发现变压器内部出现局部故障和发热缺陷，而通过对变压器油中气体成分的各种含量进行色谱分析，这种化学检测方法，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而且有效。

2 变压器故障的排查工作

该公司利用隐患排查机会（不停电）对公司系统所有主变压器进行拉网式排查，主要对油中气体含量、油简化等进行试验。其试验结果好多地方出现了严重超标及超注意值。同时发现毛坪电站3号主变压器高压绕组试验结果异常，

3 变压器故障原因分析及处理意见

3.1 毛坪电站3号故障的分析及处理

在检查故障的过程中，将毛坪电站3号主变压器高压绕组直流电阻由线电阻换算为相电阻后，我们发现每一档位都是A相电阻最大，B相、C相次之：再结合三相直流电阻不平衡率高达7.399%，可初步判定A相有故障。

3.2 麻陇变电站1号主变压器故障的分析及处理

麻陇1号主变压器于2007年生产，2009年投运，2012年5月年隐患排查时发现，变压器油中乙炔617ppm、总烃1232ppm严重超标。

资料证明正常运行的变压器绝缘油中的溶解气体主要是氧气和氮气

结合以往运行提供资料及累计发生跳闸综合判断出故障原因有产品质量不过关、出厂装配工艺水平差、安装施工单位未尽职尽责。我们怀疑变压器内部存在端部放电或拉弧、有载与本体串油，发生内部渗漏等，若是变压器芯部匝间、相间存在放电、短路，断路器应跳闸，可能直接引起主变压器损坏，如果是内部渗漏，则有载与本体的油位应有变化，而本次是变压器不停电取样检测，出现异常，当时还持怀疑观点，因为是新主变压器，气体不可能有这么高，通过复测对比试验结果是几乎没有太大变化，故要求停电吊罩检查，吊罩后发现35kV O相引线对铁芯夹件放电。

3.3 对潘家田变电站1、2号主变压器油质老化问题分析及处理

1、2号主变压器为保定变压器厂生产，于1970年出厂，于2006年调入公司运行。劣化原因：变压器运行年限较长，且在借来公司之前已经停用，在借来米易公司运行时又没有做油化相关试验，对之前的运行工况不了解。运行过程中发热、轻微局部放电都会使绝缘油加速劣化，额定运行条件下也会慢慢劣化，绝缘油劣化的主要指标是界面张力和酸值，规定分别是≥19、4.2，而实测值已超标。因油质老化，又因无油再生设备，故利用大修机会进行换油处理。

4 110kV主变压器出现故障的原因

4.1 运行原因分析

查阅运行资料发现2008 年至2011 年，主变所经受短路电流有：35kV 线路跳闸8 次，重合闸不成功3次，主变相当受到11 次短路电流冲击，但未发生过出口短路。短路电流值范围在：1 256kA～5 011kA 之间，保护动作时间都整定在0.5s。主变故障前曾多次承受短路电流冲击，造成本次故障前绕组发生一定程度的变形。查阅调查运行资料可知，该主变所带负载常年稳定，且负载率仅为60%倍左右，运行中无异常情况发生，电气预防性试验都无异常。本次短路电流（1 732A）为额定电流的3.3 倍，短路时间为0.5s，远小于变压器允许冲击值。变压器受短路冲击并不大，它在线路短路4h 后才发生故障。某厂计量装置CT 故障造成35kV 325 号线路Ⅰ、Ⅱ段过流动作，重合不成功，故障前4 小时变压器连续遭受两次短路冲击。主变中压绕组受电动力影响变形，中压A、C 相绕组部分绝缘破裂、出现匝间短路，导致变压器差动保护动作，是直接原因。线路短路故障是发生变压器绕组故障的诱因，本质原因是变压器在故障前已存在较严重的变形隐患。

4.2 结构原因分析

绕组导线的材质选用问题。该主变绕组使用普通铜质电磁线， 是绕组抗短路冲击能力较弱的主要原因之一。因此绕组抗短路强度的能力关键在于导线厚度和铜线的屈服强度。该台变压器绕组使用的是普通铜质电磁线，没有采用半硬铜质导线，使得绕组抗拉许用应力值减小，一旦平均拉伸应力超过抗拉许用应力值，绕组的最大变形和残余变形就增加很快。当绕组遭受多次短路后，由于变形的积累效应，使绕组导线匝绝缘受到不可逆转的损坏，最后导致绕组发生匝间短路而烧毁。绕组的纸筒材质及结构存在的问题。由于该主变中低压绕组在结构上采用软纸筒结构，纸筒没有采用内撑条，因而不够牢靠、机械强度低，抗承受出口短路冲击的能力差，在短路电流的作用下，受压缩绕组产生辐向失稳，辐向电动力使中压绕组某些线饼的线匝同时向内凹陷，而在相邻间距内，这些线饼的所有线匝同时向外凸出，造成中压绕组失衡，使变压器中压绕组变形。垫块的残余变形：垫块残余变形的出现就意味着垫块将丧失部分厚度尺寸，从而导致轴向预压紧力的降低。因此在轴向动态短路力的作用下，绕组的轴向预压紧力会明显降低。

5 110kV主变压器出现故障的控制措施

5.1设计方面

设计中仔细进行安匝平衡计算，严格控制导线应力及轴向力的计算值在规定范围以内，许用应力的取值，应考虑采用铜导线材质（半硬铜）。加强内侧绕组与铁心柱之间的支撑，绕组内径侧用硬纸筒作骨架，必要时增加绕组撑条数量，以提高内侧绕组的辐向稳定度。垫块配用时，要加强对各撑条上垫块总高度控制，使各撑条上垫块受力均匀。

5.2 选型方面

设备选型时，应选择结构可靠，有充分运行经验的产品。优先选用经短路型式试验合格的产品设计，并对产品进行抽检短路耐受试验，以确保产品的同一性。

5.3 运行方面

（1）建立完整的运行资料，主要包括变压器是否是并列运行、故障相别、高中低电压等级、短路电流大小、第一次故障持续时间、主变压器该电压等级侧允许短路电流、短路电流占比、具体故障情况等等，这些资料应随变压器档案永久保存。

（2）积极开展变压器绕组变形测试、油化检修诊断工作。

（3）改善变压器的运行条件。可将此类主变调换到短路电流更小的厂站使用；或就地改变运行方式降低短路电流；或加装限流电抗器等等。

5.4 试验方面

（1）在运行中未作过变形测试的主变压器全部做一次变形测试。此工作可作为企业一项专项工作来进行，并有专责工程师负责试验的指导、资料的收集和分析。

（2）添加主变绕组变形试验项目。企业可利用预防性定期试验、状态试验等试验机会，对主变压器进行绕组变形试验，以便积累资料、纵向比较，适时监控绕组变形与否或变化发展趋势。

（3）坚持在变压器遭受出口三相短路后及安装、大修前对绕组进行变形试验及油化检测。

5.5 巩固阶段

针对主变压器内部绕组故障，经仔细分析、讨论最终确定检修思路：进行变压器吊芯或吊罩检查查找故障点，消除故障，保障设备健康运行。建议：为保证设备健康运行，还需继续要加大对试验设备的投入，尤其是带电检测设备的投入，加强对试验人员的培训，真正按预防性试验规程、状态检修规程实施，及时发现设备潜在故障。

6 结束语

在电力系统中主变压器故障时有发生，当故障发生后，会对电力系统造成严重的影响，因此，我们应多观察在运行的中的主变压器，看是否有异常变化，通过试验准确的判断出变压器早期出现故障的原因，然后有效地解决主变压器故障的事故。

参考文献：

[1]刘文城，陈云，变压器使用寿命试验计算与提高变压器寿命工艺及可靠性鉴定实用手册，北方工业出版社，2007.

[2]陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].北京：北京水利电力出版社，1994.

[3]陈化钢.电力设备异常运行及事故处理[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

[4]韩爱芝，曾定文.变压器铁心多点接地故障的判断与处理[J].高电压技术，1995（4）：68-69.