220kV變壓器低壓繞組變形技術原因分析

孫 鵬

（山東電力集團公司淄博供電公司，山東淄博 255000）

0 概述

220kV變壓器的型號為：SFPS9-150000/220，1998年10月由電力設備廠制造，系該廠早期第一批自主研發生產的220kV電力變壓器產品。1999年3月15日投入運行，2010年12月拆除運輸至電力設備制造廠大修改造，發現低壓繞組有不同程度的變形。

1 繞組變形情況

返廠解體后發現，該變壓器低壓側繞組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重，下部變形程度較小；在線圈的中部和下部，凸起部位右側有基礎明顯的過熱痕跡。

C相繞組下部，引線左側第7、8撐條間隔處，有明顯向內的徑向形變，相鄰線圈有凸起，應該是此處向內形變擠壓而致。下部線圈凹陷嚴重，上部形變較小，幾乎難以辨認。

檢查線圈內部，發現線圈凸起部位的絕緣板同樣向外凸起，內凹部分則擠壓不明顯，在部分繞組外側有明顯過熱痕跡的地方，內側也有過熱痕跡與之對應。

1.2 B相繞組情況

B相發生徑向位移，在引線向左第個4、5撐條間隔處形成沿軸向近似均勻的高約7cm、寬約25cm的脊狀隆起，上部絕緣夾件及導線絕緣等有輕微損傷，導線絕緣及繞組內襯層有過熱導致的顏色變深的現象，但無放電痕跡。

1.3 A相繞組情況

僅在引線右側第2、3個撐條間隔處有凸起變形，繞組中部變形較為嚴重，上下變形程度逐漸縮小。A相繞組內部未見絕緣板變形，但發現一處過熱點：

2 變壓器歷年檢修及缺陷等情況

2.1 運行檢修情況

該變壓器是由工程公司負責安裝，于1999年3月15日投入正式運行。設備型號是SFPS9-150000/220，由電力設備廠97年制造。主變運行后進行過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

投運以來變壓器變共出現12次重大缺陷，除1次為后備保護裝置異常，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

對繼電保護和安全自動裝置動作記錄統計，自2005年至2009年五年間，35kV側低壓線路共發生過流跳閘13次，大部分是處在春夏季氣溫上升、負荷較高的時期，特別是07年一年就發生了5次，多次的過流跳閘其電流值雖未超過1號變熱穩定性和動穩定性的承受能力，但當繞組制造工藝質量存在問題時，長期的積累效應也會使繞組的薄弱環節產生發生軸向徑向尺寸變化、位移、扭曲、鼓包等變形現象。

2.4 2008年變壓器大修檢查情況

2008年，對該變壓器進行吊罩檢查大修。吊罩后發現，變壓器C相側鐵芯夾緊件螺絲有松動，且有一枚松動嚴重，同時發現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 歷年試驗記錄與分析

3.1 電氣試驗記錄

3.1.1 直流電阻

通過該項目歷年的數據可以看出，歷次的三相互差都遠低于規程的警示值，并未發現異常。

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 低壓繞組介質損耗與整體電容

1、試驗日期：1998-11-3 試驗性質：交接 天氣：晴溫度：17℃

結線 電容量C（PF） 介質損耗tanδ 20℃tanδ低壓對高壓中壓及地 30045.9 0.2 0.338

2、試驗日期：2008-10-18 試驗性質：大修后 天氣：晴溫度：26℃

結線 電容量C（PF） 介質損耗tanδ 20℃tanδ低壓對高壓中壓及地 34760 0.301 0.257

數據分析：根據兩次試驗數據可以看出，整體介質損失角正切值都在合格范圍內。比較兩次電容量的值，變化率達到15.69%，但是考慮到兩次測量間隔時間較長，氣候溫度都有差別，且使用儀器也不同，所以兩次數據的差別，在當時認為并不能完全說明問題。

3.2 油務試驗記錄

變壓器投運后歷次介損、微水、簡化試驗全部合格，共進行色譜試驗87次。

分析判斷：在變壓器運行以來的近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，鐵芯多點接地等，當時及時向上級匯報，經研究決定縮短檢測周期，觀察故障發展的情況。

4 繞組變形原因分析

分析A、B、C兩相繞組內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產生較大的收縮力，同時存在應力失衡的情況，合應力超過線圈剛度屈服點后，擠壓繞組使局部突出所致。

變壓器的漏磁場并非均勻分布，在鐵軛部分相對集中，該區域的電磁線所受到機械力也較大；換位導線在換位處由于爬坡會改變力的傳遞方向，而產生扭矩；由于墊塊彈性模量的因數，軸向墊塊不等距分布，會使交變漏磁場所產生的交變力延時共振，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。

變壓器在正常運行條件下線圈所承受的電動力一般不足以使線圈產生如此變形。產生該變形故障的主要內因，是鐵芯存在先天性缺陷。另外，該變壓器低壓側線路的多次短路事故，對繞組產生積累效應，是主要外因。

5 防范措施

1 針對變壓器繞組變形制定完善的監造、驗收、運輸、安裝、大修制度。2 積極開展與變壓器繞組變形有關的各項試驗，認真做好相關試驗記錄。3 加強對異常設備的監督管理，細化反事故措施；積極應用新的在線檢測技術和設備，加強變壓器在線檢測，及時發現設備異常。

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

[2]朱英浩.新編變壓器實用技術問答[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1999.

[3]操敦奎，許維宗，阮國方.變壓器運行維護與故障分析處理[M].北京：中國電力出版社，2008.