110 kV變壓器直流電阻超標缺陷診斷分析

王海濱，于豐友，楊 城

(滄州供電公司，河北 滄州 061000)

1 缺陷及設備概述

2011年3月24日，試驗人員在對某110 kV變電站1號主變壓器進行高壓側繞組(110 kV側)直流電阻測試時發現U、V兩相繞組直流電阻超標，繞組相互間及同相差別較上次試驗均有明顯的增長，其中三相直流電阻的最大差達到8.176%。現場打開1號主變壓器U、V相套管密封導電帽，發現110 kV套管V相引線接頭導電桿與導電帽連接處嚴重燒蝕，110 kV套管U相引線接頭導電桿與導電帽連接處輕微燒蝕，設備存在重大隱患，需現場及時進行處理，消除隱患。

該主變壓器型號為SSZ7-40 000/110，各側額定電壓110/350/10 kV，出廠日期2006年10月，投運日期2007年8月。當時現場氣象條件：晴，環境溫度9 ℃，濕度20%。上層油溫16 ℃。

2 試驗分析與檢查

試驗人員對1號主變壓器進行例行試驗，在進行高壓側繞組的直流電阻測試過程中，發現U、V相繞組所有分接頭的直流電阻數據較初始值及上次試驗數據有顯著增長，直流電阻相間互差超標，其中以V相較嚴重。

依據《河北省電力公司輸變電設備狀態檢修試驗規程(試行)》中規定：1.6 MVA以上變壓器，各相繞組相互間的差別不大于2%(警示值)；與同相初值比較,其變化不大于±2%(警示值)。

計算得知，在1分接時，三相繞組相互間的差別達到8.176，V相繞組與同相初值(2008年5月8日首次試驗)比較，變化為8.502%，U相繞組與同相初值(2008年5月8日首次試驗)比較，變化為3.438%，均遠超過2%的警示值，連續測試多個分接位置，發現測試數據規律性明顯，均為U、V相較大，W相數據正常，認為U、V相回路可能存在缺陷。

根據試驗數據基本可以排除繞組斷股；根據歷史試驗數據可以排除引線電阻的差異和導線質量的原因造成直流電阻不平衡率超標的可能性；詳細檢查試驗儀器、試驗接線，檢查試驗引線的夾子，彈性及接觸面均良好，試驗引線無斷線，重新測量，測出的數據相同，可以排除因儀器的損壞、測量接線錯誤而引起的數值異常的可能性。現場采用三通道直流電阻測試儀測試，排除了因溫差大存在測試誤差的可能。對1號主變壓器進行油色譜分析，氣體總烴也在規定的注意值范圍內且無乙炔產生，其它試驗項目也合格，可以判斷變壓器本體油箱內繞組回路部分不存在接觸不良、短路等故障。因此判定引起1號主變壓器直流電阻超標的原因。為套管引出線回路故障；有載分接開關切換回路故障。

經過多次調節高壓有載分接開關，使觸頭反復接觸，消除觸頭表面的氧化膜和油垢，重新測試后結果不變，因此也排除了分接開關接觸不良引起異常的可能性。

查詢該主變壓器最近一次紅外測試情況，測試數據如表1所示，測試時間為2011年1月19日。

表1 1號主變壓器套管遠紅外測試數據

通過遠紅外測試數據、圖譜分析，可以基本斷定引起直流電阻超標的原因是套管引出線回路接觸不良，主要包括套管引線頭導電桿和導電帽以及導電帽和外接導線2個接觸部位。

運行情況下，套管導電帽與導線相連接，由于氧化和污染的作用，導電帽處通常都有一層氧化污染膜，也會引起電阻增大，故重新打磨測量引線接觸點，再把線夾夾上，保證測試線線夾與導電帽接觸良好，重新試驗后，測量結果無變化，說明缺陷部位在套管引線接頭導電桿和導電帽之間。

通過以上分析，確定了測試數據的準確性。為進一步查找原因，確定缺陷位置，決定取下直流電阻偏大相U、V相套管導電帽。在拆下U相和V相套管導電帽時，發現引線頭導電桿和導電帽連接明顯松動，用手即可旋動。

檢查引線頭導電桿和導電帽導電部位，發現V相套管引線頭導電桿與導電帽連接處有嚴重的燒蝕痕跡，110 kV U相套管引線頭導電桿與導電帽連接處輕微燒蝕，將測試線直接接到引線頭導電桿上，直接測量導電桿。相間及同相比較數據均符合標準要求，數據正常，從而也證實了最初的判斷，排除了導電桿與套管引線的焊接及變壓器繞組引線故障的可能性，變壓器直阻超標的原因是套管導電帽與套管引出線導電桿連接松動。變壓器檢修人員對套管導電桿和導電帽進行了處理、更換。處理后，測試變壓器高壓側所有檔位直流電阻全部合格，至此，缺陷得到有效處理。

3 缺陷原因分析

對套管引線頭導電桿以及拆下的導電帽進行詳細檢查，發現導電帽螺紋與引線頭導電桿螺紋相互接觸的螺牙處已經有放電和過熱燒損的痕跡，如圖1、圖2所示，V相燒蝕較為嚴重，U相燒蝕相對較輕。測量了引線頭頂部高出接線座的距離為74 mm、導電帽凹槽的最大深度為77 mm、橡皮腳墊高出接線座的高度為2 mm，由此算出引線頭頂部與導電帽的距離為5 mm，即導電帽螺紋不能旋入整個螺紋長度，使其與引線頭導電桿的接觸面積減少，導電帽絲牙與套管引線頭導電桿接觸不緊密，配合明顯松動，使得接觸電阻增大，接頭發熱，接觸面局部氧化，長期運行發熱、氧化以致惡性循環所致，說明該套管設計上存在缺陷。

圖1 110 kV V相套管引線頭照片

圖2 110 kV V相套管導電帽照片

套管頭部由導電帽、引線接頭導電桿、圓柱銷、橡皮膠墊、接線座等組成。該型號的套管頭部安裝時，先把引線接頭用圓柱銷固定在接線座上，再安裝導電帽。引線頭與導電帽通過引線頭的外螺紋與導電帽的內螺紋連接在一起，內外螺紋連接后應當有鎖緊措施，將引線頭與套管導電帽壓緊，以保證螺紋連接緊固，引線頭導電桿與套管導電帽可靠接觸。該型號套管在引線頭與導電帽連接后，沒有采取任何鎖緊措施，直接將導電帽安裝在接線座上，導致引線頭導電桿和套管導電帽之間缺少壓緊的力量，只靠螺牙之間自然的力量，這種導電部位的連接是不緊固的連接，無法保證可靠接觸。當電流通過該接觸面，尤其是在主變壓器負載較大的情況下，有可能因接觸不良造成過熱，進一步促使接觸電阻增大，加劇過熱現象，發熱嚴重造成接觸面過熱燒蝕或者產生放電現象燒蝕接觸面。若不能及時發現缺陷，會導致套管引線頭導電桿和導電帽燒毀，嚴重威脅主變壓器安全運行。

鑒于導電帽螺紋已燒損，對V相導電帽進行了更換，將套管引線頭導電桿過熱損傷處打磨處理，處理了螺紋的氧化層，在接觸面上涂上導電膏，檢修人員在引線頭頂部與導電帽之間加裝了厚度約6 mm的膠皮墊，導電帽與引線頭連接后就能夠壓縮膠皮墊，同時膠皮墊給導電帽和引線頭一個相反的力，這個力使導電帽、引線頭連接緊固，導電面接觸良好。恢復安裝，再次測量時數據已恢復正常，用同樣的方法處理U相套管后，測試直流電阻，試驗數據符合標準要求，三相平衡，所有檔位的直流電阻全部符合標準要求。對W相套管也進行了相應處理，雖然試驗數據及紅外測試未發現異常，但檢查發現，與V相套管同樣部位也存在微小的過熱燒蝕痕跡，隨即進行了處理。處理后套管過熱情況會得到改善，但該缺陷無法徹底處理，在主變壓器負載較大時仍有出現過熱的可能，將該型套管進行更換或由廠家針對該設計缺陷進行改造才能徹底解決該問題。

4 建議

a. 在制造工藝方面，制造廠家應進一步優化設計，提高制造質量，利用停電機會對該型套管進行更換或由廠家針對該設計缺陷進行改造，徹底解決問題。

b. 工作人員應提高設備運行維護、檢修管理水平，加強輸變電設備驗收及運行監督，結合狀態檢修工作開展設備評估，檢查各連接部位是否連接良好，發現設備運行中存在的不足，及時消除隱患。

c. 在沒有對該類型套管缺陷進行處理前加強遠紅外測試，發現同類型套管有嚴重過熱情況，及時停電處理，以利缺陷的及早消除。每次的試驗數據一定要同初始值及歷年數據進行認真比較，要對每一次測出的微小數據變化和疑點進行深入分析，查明原因，把隱患消除在萌芽狀態。

d.主變壓器訂貨時需注意套管頭部是否存在設計缺陷，防止出現類似的問題。

5 結束語

通過對主變壓器套管缺陷位置的現場試驗、分析定位，發現直流電阻超標的直接原因是套管引線導電桿與導電帽間螺紋相互之間配合不緊密，明顯松動，長期運行發熱、氧化，如此惡性循環，發熱嚴重造成燒蝕；該型號套管的頭部安裝設計也存在問題，必須從多方面采取有效、可靠措施加以防范、改進，才能防止缺陷再次發生，確保變壓器安全穩定運行。

參考文獻：

[1] 陳天翔，王寅仲.電氣試驗[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2] DL/T 664-2008.帶電設備紅外診斷應用規范[S].

[3] 黃 磊,王長征.變壓器套管頭部發熱的原因分析及處理[J].變壓器,2008,45(11):72-73.

[4] 黃敏如,李順堯.變壓器直流電阻不平衡率超標的分析步驟及處理[J].變壓器,2008,45(11):71-72.