变压器近区短路事故的检查试验及处理

引言：在变压器近区短路事故中，对变压器设备威胁较大的就是变压器低压侧短路事故，就变压器低压侧短路后进行的事故检查和处理予以分析。

电力系统中的在运变压器，经常受到各种运行条件下的短路冲击，过电压时有发生。变压器在遭受近区突发短路时，在变压器绕组内流过很大的短路电流，短路电流与漏磁场相互作用，产生很大的电动力。尽管这种暂态持续时间很短，但变压器还是会遭到损坏。因此，在运行过程中，当变压器遭受了外部短路冲击后，如何迅速诊断出变压器是否存在变形及变形程度、如有绕组变形何时需要检修甚至更换、轻度绕组变形的变压器可否继续运行等均为运行中急需解决的问题。

1.故障情况

2006年8月23日16时35分， 某110kV变电站1号主变压器低压侧出口发生弧光短路故障，短路持续时间3分45秒，变压器差动保护动作，跳开变压器三侧开关，变压器低压侧三相出口经受短路电流冲击。该变压器是常州变压器厂制造的产品，型号为SFSZ7-20000/110，1987年6月出厂，1988年10月投运，1997年10月第一次大修，2002年9月进行了第二次大修。

2.故障的检查试验及处理

故障发生后，对该变压器进行了绕组直流电阻、绕组泄漏电流试验、绕组绝缘电阻、铁芯绝缘电阻和绝缘油的色谱分析等项试验，均未发现明显异常。随后又对变压器进行了绕组变形试验，高、中、低压三侧频响特性一致性较好，无明显变形。具体试验数据如下：

因该变压器无原始绕组变形试验资料，仅就相间进行比较，不能排除三相同时发生变形的可能。尽管不能准确判断出变压器的受损程度，但结合经验分析，认为变压器内部很有可能已发生变形，受损程度较轻，由于该变压器属80年代产品，其各项技术要求设计裕度较宽。经分析研究制定了以下处理方案。

2.1暂时不进行吊罩检查，先恢复运行，在运行过程中对变压器本体绝缘油进行色谱分析跟踪监测，防止发生突发性故障造成变压器损坏事故。

2.2制定大修计划，进行吊罩检查，根据检查情况制定解决方案。根据当时负荷情况，决定先投入运行并进行跟踪监测。2006年11月6日进行色谱分析跟踪监视时，发现含微量C2H2，其它特征气体含量也略有增长，但均未超标。在其后的色谱分析跟踪监测中，各组分气体含量趋于稳定。其间进行了2次预防性试验，各项试验数据均未见异常。历次色谱分析试验数据如表1所示。

3.大修前试验

3.1常规试验

变压器每个绕组可以看成由电阻、电容、电感等构成的网络，而绕组的等值电容量直接反映出各绕组间、绕组对铁芯、绕组对箱体及地的相对位置和绕组的自身结构等。变压器产品出厂后，其各绕组的电容量基本上是一定的，只要变压器没有经受短路冲击，即使在有温度、湿度影响的情况下，其电容量变化应很小。当变压器遭受短路冲击后，若各绕组无变形或变形轻微，其电容量变化也较小；若某侧绕组变形严重，则其电容量变化较大。

2007年8月对该变压器进行大修，大修前进行了常规试验，发现低压侧绕组电容量较历史数据有所减小。绕组电容量试验数据见表2。

由表2可发现变化最大的是低压侧，高、中压侧的测量数据略有变化。因此，初步判断其低压绕组发生变形的可能性较大。

3.2绕组变形试验；2007年7月20日大修前，我工区对该变压器进行了绕组变形试验，得到了频响特性曲线。高压和中压绕组三相间频响特性一致性较好，未发现绕组变形；低压绕组三相间频响特性一致性较差（B相与A、C相频响特性差别较大）。因该变压器无原始变形测试资料，无法纵向比较，通过对低压绕组三相频响特性进行横向比较，分析低压绕组B相或A、C相存在绕组变形。同时结合该变压器发生短路后常州变压器厂所测得的频响特性曲线进行比较，分析认为变压器恢复运行后变形情况又有进一步发展。并且在2006年11月色谱分析时发现了微量C2H2，结合绕组电容量的测量结果分析，可判断其低压绕组发生了变形。

3.3吊罩检查；2007年8月20日对该变压器吊罩进行了检查，发现如下问题：

3.3.1支撑高压B、C两相出线导线夹的围屏垫块下移10～15mm，对应围屏纸板被压裂。

3.3.2 B、C两相线圈下部的铁轭绝缘端圈垫块与下部端圈垫块出现明显错位，径向位差15～20mm，即这两相绕组整体有径向移位的现象。

3.3.3 C相围屏从上数第3根拉带断开脱落。

3.3.4 B、C两相线圈垫块全部向下移位10～15mm，并压裂围屏纸板。

3.3.5 B、C两相中、低压线圈上部高出高压及调压线圈压板约15mm，压板的反压钉已严重松动，中、低压压板向上位移。

3.3.6部分引线包扎绝缘纸损伤。

针对检查情况进行了分析研究，认为该变压器经受过上次短路冲击和两年多运行，其B、C相绕组变形比较严重，若再受到过电压和短路冲击，累积效应也会导致变压器的损坏，将不能保证变压器的安全运行。而现场又不具备解体检查和修复的条件，决定将变压器返厂进行彻底检查大修。

4.返厂检修处理

变压器返厂后于2007年9月10日进行了吊罩检查，情况如下：

4.1高压相线的绝缘筒全部损坏。

4.2 B相调压线圈上端部共4匝长80mm，凹进约5mm。

4.3三相线圈下部绝缘垫块均呈不规则错位，相对偏差最大达10mm，三相线圈除发生径向位移外还有股向位移。

4.4拆除上铁芯穿芯螺栓，铁芯发生曲线变形，为受电动应力所致。

4.5低压线圈上端部变形，有部分绷带拉断。

在修复过程中，更换了三相低压绕组，并对高、中压绕组进行了检查与测试，更换了部分绝缘件。经修复后试验合格，于2007年12月投入运行。

5.试验结论

5.1遭受过出口短路冲击的变压器，有条件时应尽可能多地测试数据，尤其是利用变压器绕组电容量的变化来判断绕组是否变形是一个简单易行的方法。若绕组电容量变化较大，说明绕组已经变形；若变化不大，说明绕组有轻度变形或没有变形。一般情况下，没有遭受过短路冲击的变压器绕组的电容量变化较小。

5.2绕组电容量变化不大时，只要其它试验项目合格，短期内可继续运行，此时要进行绕组变形测试。另外，应采取相应的措施，防止变压器再次遭受出口短路故障。一般情况下，中度变形的变压器，无法耐受下一次出口短路的冲击。

5.3变压器绕组某侧遭受短路冲击时，其电容量变化最大且绕组变形较严重；没有遭受短路冲击的一侧，即使绕组没有变形，其电容量也可能发生变化，这主要是因为与之相邻的绕组发生了变形，引起绕组间相对位置发生了变化，从而使该侧绕组的电容量发生了变化，因此在判断绕组是否变形时，应注意这一点。

5.4测量频响特性曲线并通过横向和纵向比较是判断变压器绕组是否发生变形的灵敏而有效的手段之一。建议对在运变压器进行绕组变形普测，对即将投运和更换绕组的变压器在投运前进行绕组变形测试，保存原始资料。

5.5在定期进行的预防性试验中，一定要测试变压器绕组的电容量，这也是一项常规试验。只需用常规介质损电桥测量各级绕组的介质损，同时计算或读取对应绕组的电容量，但应确保测试数据的准确性，并注意保存积累历次试验数据并进行分析比较，不断积累经验，当变压器遭受短路冲击（尤其是出口短路）后，可作为频响特性法有益的补充。

结束语

变压器能否承受各种短路电流主要取决于变压器结构设计和制造工艺，其次是在运行过程中对设备进行各种试验，及时掌握设备的工况，要了解变压器的机械稳定性，可通过承受短路试验，针对其薄弱环节加以改进，以确保对变压器结构强度设计时做到心中有数，最后与运行管理、运行条件及施工工艺水平等方面也有很大的关系，总之变压器近区短路事故对电网系统的运行危害极大，为避免事故的发生，应从多方面采取有效的控制措施，以保证变压器及电网系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]李丹娜、孙成普编著， 电力变压器应用技术[M]. 中国电力出版社. 2009（05）.

[2]谢毓城主编，电力变压器手册[M].机械工业出版社. 出版时间： 2003（02）.

作者简介

杜新泱，男，1977年2月出生，陕西，国网新疆阿克苏供电有限责任公司，研究电力设备高电压技术及试验方法，助理工程师，本科学历，电力系统及其自动化专业。

（作者单位：国网新疆电力公司）