220kV變壓器低壓繞組變形技術(shù)原因分析

孫 鵬

（山東電力集團(tuán)公司淄博供電公司，山東淄博 255000）

0 概述

220kV變壓器的型號(hào)為：SFPS9-150000/220，1998年10月由電力設(shè)備廠制造，系該廠早期第一批自主研發(fā)生產(chǎn)的220kV電力變壓器產(chǎn)品。1999年3月15日投入運(yùn)行，2010年12月拆除運(yùn)輸至電力設(shè)備制造廠大修改造，發(fā)現(xiàn)低壓繞組有不同程度的變形。

1 繞組變形情況

返廠解體后發(fā)現(xiàn)，該變壓器低壓側(cè)繞組ABC三相均有不同程度的徑向（輻向）變形，其中C相最為嚴(yán)重，A相變形程度較小。

1.1 C相繞組變形情況

引線處向右第5根支撐條處整體突起，范圍為第4撐條至第6撐條之間，且繞組上部線圈突出較為嚴(yán)重，下部變形程度較小；在線圈的中部和下部，凸起部位右側(cè)有基礎(chǔ)明顯的過熱痕跡。

C相繞組下部，引線左側(cè)第7、8撐條間隔處，有明顯向內(nèi)的徑向形變，相鄰線圈有凸起，應(yīng)該是此處向內(nèi)形變擠壓而致。下部線圈凹陷嚴(yán)重，上部形變較小，幾乎難以辨認(rèn)。

檢查線圈內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)線圈凸起部位的絕緣板同樣向外凸起，內(nèi)凹部分則擠壓不明顯，在部分繞組外側(cè)有明顯過熱痕跡的地方，內(nèi)側(cè)也有過熱痕跡與之對(duì)應(yīng)。

1.2 B相繞組情況

B相發(fā)生徑向位移，在引線向左第個(gè)4、5撐條間隔處形成沿軸向近似均勻的高約7cm、寬約25cm的脊?fàn)盥∑穑喜拷^緣夾件及導(dǎo)線絕緣等有輕微損傷，導(dǎo)線絕緣及繞組內(nèi)襯層有過熱導(dǎo)致的顏色變深的現(xiàn)象，但無放電痕跡。

1.3 A相繞組情況

僅在引線右側(cè)第2、3個(gè)撐條間隔處有凸起變形，繞組中部變形較為嚴(yán)重，上下變形程度逐漸縮小。A相繞組內(nèi)部未見絕緣板變形，但發(fā)現(xiàn)一處過熱點(diǎn)：

2 變壓器歷年檢修及缺陷等情況

2.1 運(yùn)行檢修情況

該變壓器是由工程公司負(fù)責(zé)安裝，于1999年3月15日投入正式運(yùn)行。設(shè)備型號(hào)是SFPS9-150000/220，由電力設(shè)備廠97年制造。主變運(yùn)行后進(jìn)行過1次大修（2008年10月10-19日共10天）和8次小修。

2.2 缺陷及異常情況

投運(yùn)以來變壓器變共出現(xiàn)12次重大缺陷，除1次為后備保護(hù)裝置異常，其余均為控制電路故障造成冷卻器不能正常工作；一般缺陷及滲漏25次。

2.3 歷次掉閘情況

對(duì)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作記錄統(tǒng)計(jì)，自2005年至2009年五年間，35kV側(cè)低壓線路共發(fā)生過流跳閘13次，大部分是處在春夏季氣溫上升、負(fù)荷較高的時(shí)期，特別是07年一年就發(fā)生了5次，多次的過流跳閘其電流值雖未超過1號(hào)變熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性的承受能力，但當(dāng)繞組制造工藝質(zhì)量存在問題時(shí)，長(zhǎng)期的積累效應(yīng)也會(huì)使繞組的薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生發(fā)生軸向徑向尺寸變化、位移、扭曲、鼓包等變形現(xiàn)象。

2.4 2008年變壓器大修檢查情況

2008年，對(duì)該變壓器進(jìn)行吊罩檢查大修。吊罩后發(fā)現(xiàn)，變壓器C相側(cè)鐵芯夾緊件螺絲有松動(dòng)，且有一枚松動(dòng)嚴(yán)重，同時(shí)發(fā)現(xiàn)該螺絲的緊固墊片缺失。鐵芯多處彎曲。鐵芯接地插片不緊固。高壓線圈外觀檢查無異常。

3 歷年試驗(yàn)記錄與分析

3.1 電氣試驗(yàn)記錄

3.1.1 直流電阻

通過該項(xiàng)目歷年的數(shù)據(jù)可以看出，歷次的三相互差都遠(yuǎn)低于規(guī)程的警示值，并未發(fā)現(xiàn)異常。

3.1.2 頻響法繞組變形

通過頻響曲線可以看到，三相曲線并不重合，而其中，B、C相重合較好，而A相圖譜與B、C相則重合較差，中低頻段基本被程序判定為“明顯變形”。

3.1.3 低壓繞組介質(zhì)損耗與整體電容

1、試驗(yàn)日期：1998-11-3 試驗(yàn)性質(zhì)：交接 天氣：晴溫度：17℃

結(jié)線 電容量C（PF） 介質(zhì)損耗tanδ 20℃tanδ低壓對(duì)高壓中壓及地 30045.9 0.2 0.338

2、試驗(yàn)日期：2008-10-18 試驗(yàn)性質(zhì)：大修后 天氣：晴溫度：26℃

結(jié)線 電容量C（PF） 介質(zhì)損耗tanδ 20℃tanδ低壓對(duì)高壓中壓及地 34760 0.301 0.257

數(shù)據(jù)分析：根據(jù)兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，整體介質(zhì)損失角正切值都在合格范圍內(nèi)。比較兩次電容量的值，變化率達(dá)到15.69%，但是考慮到兩次測(cè)量間隔時(shí)間較長(zhǎng)，氣候溫度都有差別，且使用儀器也不同，所以兩次數(shù)據(jù)的差別，在當(dāng)時(shí)認(rèn)為并不能完全說明問題。

3.2 油務(wù)試驗(yàn)記錄

變壓器投運(yùn)后歷次介損、微水、簡(jiǎn)化試驗(yàn)全部合格，共進(jìn)行色譜試驗(yàn)87次。

分析判斷：在變壓器運(yùn)行以來的近12年中，乙炔含量一直為0 ul/l，說明變壓器不存在放電性故障；通過故障分析可判斷為高于700℃的高溫過熱，其可能的過熱原因是引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點(diǎn)接地等，當(dāng)時(shí)及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)，經(jīng)研究決定縮短檢測(cè)周期，觀察故障發(fā)展的情況。

4 繞組變形原因分析

分析A、B、C兩相繞組內(nèi)部絕緣筒的變形情況，B、C繞組凸出部位絕緣筒隨變形同樣凸出，A相繞組突出部位絕緣筒沒有變形，說明B、C兩相繞組的突出變形是由于某種原因造成線圈曾經(jīng)產(chǎn)生較大的收縮力，同時(shí)存在應(yīng)力失衡的情況，合應(yīng)力超過線圈剛度屈服點(diǎn)后，擠壓繞組使局部突出所致。

變壓器的漏磁場(chǎng)并非均勻分布，在鐵軛部分相對(duì)集中，該區(qū)域的電磁線所受到機(jī)械力也較大；換位導(dǎo)線在換位處由于爬坡會(huì)改變力的傳遞方向，而產(chǎn)生扭矩；由于墊塊彈性模量的因數(shù)，軸向墊塊不等距分布，會(huì)使交變漏磁場(chǎng)所產(chǎn)生的交變力延時(shí)共振，這是B、C相在接近鐵軛部位（上下兩端）的線圈繞組變形較大的原因。

變壓器在正常運(yùn)行條件下線圈所承受的電動(dòng)力一般不足以使線圈產(chǎn)生如此變形。產(chǎn)生該變形故障的主要內(nèi)因，是鐵芯存在先天性缺陷。另外，該變壓器低壓側(cè)線路的多次短路事故，對(duì)繞組產(chǎn)生積累效應(yīng)，是主要外因。

5 防范措施

1 針對(duì)變壓器繞組變形制定完善的監(jiān)造、驗(yàn)收、運(yùn)輸、安裝、大修制度。2 積極開展與變壓器繞組變形有關(guān)的各項(xiàng)試驗(yàn)，認(rèn)真做好相關(guān)試驗(yàn)記錄。3 加強(qiáng)對(duì)異常設(shè)備的監(jiān)督管理，細(xì)化反事故措施；積極應(yīng)用新的在線檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，加強(qiáng)變壓器在線檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。

[1]陳天翔，王寅仲，海世杰.電氣試驗(yàn)（第二版）[M].北京.中國(guó)電力出版社，2008.

[2]朱英浩.新編變壓器實(shí)用技術(shù)問答[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[3]操敦奎，許維宗，阮國(guó)方.變壓器運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.