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基于综合电气试验的变压器出口短路诊断分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-10-25  来源:《电气&智能建筑》  作者:刘兴华 薛启成 于洋 崔川 杨磊 陈玉锋 李春晓 王大鹏 宋斌
摘 要 电力变压器是电力系统中的核心设备之一,其稳定、可靠运行对电力系统安全起着非常重要的作用。但近年来,变压器出口或近距离短路故障时有发生,而且有增长趋势,严重影响了电力系统的安全稳定运行。统计表明,此类短路事故已成为变压器事故的首要原因。文章将通过变压器的油色谱试验、绕组变形、直流电阻、电容量与介质损耗等试验对一起110kV变压器近距离出口短路事故进行诊断分析,并提出切实有效的措施,进而吸取教训,加强变压器的安全、稳定运行。
 
关键词 电力变压器 电气试验 出口短路 诊断分析
 
1 前言
 
  电力变压器是电力系统中的核心设备之一,其稳定、可靠运行对电力系统安全起着非常重要的作用。但由于本身变压器设计、工艺、制造技术以及运行维护水平问题,尤其近年来,变压器出口或近距离短路故障时有发生,而且有增长趋势,严重影响了电力系统的安全稳定运行。统计表明,此类短路事故已成为变压器事故的首要原因。出口短路事故突然发生时,在变压器绕组内流过的短路电流与漏磁场的相互作用产生了较大的电动力,尽管这种暂态过程持续时间很短,但变压器还是会受到不同程度的损坏,若对于轻微变形不能及时发现和修复,多次冲击后累积效应也会导致变压器的损坏。目前,在变压器遭受了短路冲击后迅速诊断电力变压器是否能继续运行是运行中急需解决的问题。因此,加强电力变压器运行维护,采取切实有效措施防止变压器出口短路,对确保变压器尤其是整个电网的安全稳定运行具有重要的意义。
 
  2014年6月6日,某变电站一条10kV出线1#杆A相避雷器击穿,造成线路A相直接接地。10kV乙母线PT因A相直接接地,B、C两相电压升高,PT发生铁磁谐振,B相PT爆炸,造成10kV乙母线短路。乙变低后备保护复压过流I段I时限保护启动(动作逻辑是时限0.3s调分段90开关,当时运行方式是90在断开位置,10kV甲、乙母线分列运行),乙变低后备限时速度保护启动(动作逻辑是时限0.3s调分段90开关,当时运行方式是90在断开位置,10kV甲、乙母线分列运行),本体轻瓦斯发告警信号,本体重瓦斯动作,变压器两侧开关跳闸。变压器型号为SFZ11-31500/110,接线组别为YNd11,短路阻抗为10.65%,该产品为2007年产品。
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2 变压器试验分析
 
2.1 油中溶解气体色谱分析
 
  电力变压器油中溶解气体色谱分析结果如表1所示。重瓦斯动作后,瓦斯气样折算到油中的理论值大大高于油样值,一氧化碳、二氧化碳及总烃明显超标,这些碳的氧化物的产生可能与变压器结构中某些含碳材料涉及故障有关,初步判断变压器经短路冲击故障后内部存在热性故障,可能为涉及固体绝缘热性故障。除此之外,氢气、甲烷、乙炔、乙烯明显超标,三比值法对应编码102,说明变压器内部存在高能量电弧放电,并有金属性放电。
 
2.2 绕组介质损耗与电容量
 
  由表2可发现,低对高及地和低、高对地的电容量与出厂值比较有明显变化,超过了规程规定的5%的警示值。通过分解电容量试验数据进一步分析变压器绕组变形情况见图1.通过分解得到数据如表3所示,根据公式C=εA/d,tgδ增加,ε增加,CH减小,说明d增大,进而可得出高压绕组向内凹陷[3]。
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2.3 直流电阻试验
 
  变压器绕组的直流电阻测试是变压器试验中既简单又重要的试验项目(如表4所示)。直流电阻测试结果显示,低压绕组直流电阻正常;而高压绕组各分接直流电阻明显超标。三相直流电阻互差均达到了3.4%~3.77%,超出了2%的状态检修试验规程要求。其中A相绕组直阻值较B、C两相较小。结合油中溶解气体色谱分析结果,变压器内部可能存在高能量的电弧放电,因此怀疑高压A相可能存在匝间、层间短路等现象。
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2.4 绕组变形测试
 
  分别利用频率相应法及低电压短路阻抗法对变压器进行绕组变形测试,通过测试结果掌握变压器经过短路冲击后绕组变形情况。
 
  (1)频率响应法
 
  在较高频率的电压作用下,变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感与电容等分布参数构成的无源线性双口网络,其内部特性可通过传递函数描述。如果绕组发生变形,绕组内部的分布参数必然发生改变,导致其等效网络传递函数的零点和极点发生变化,使网络的频率响应特性发生变化。用频率响应分析法检测变压器绕组变形,是通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性,并对检测结果进行纵向或横向比较,根据幅频响应特性的差异,判断变压器可能发生的绕组变形[2]。
 
 
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