變壓器匝間短路故障排查分析

摘 要：防止變壓器在生產過程中發生故障與事故，其目的是因為變壓器在整個電力系統中有著不可替代的地位。但其故障和事故不可能完全避免，是由于變壓器長期持續的運行。本文著重以一次鐵路供電變壓器事故為例，這次事故主要是由匝間短路故障引起的，從而對變壓器匝間短路故障查找原因，發現問題進而處理解決問題。找出變壓器維護的解決辦法，達到正常運行。

關鍵詞：變壓器；匝間；短路；故障

1 變壓器事故經過

2013年6月18日凌晨3時，棗莊輸油站10KV市電失效，備用發電機自啟動。8時，打開進線柜及變壓器柜，發現A、C兩項熔斷器損壞。更換后進行相關檢查，10時進行送電，投運變壓器時，無法投用，A-B相電壓升高至超量程（12KV），遂進行停電操作。此時，室外跌落保險A C兩相燒毀。15時，在此打開進線柜、變壓器柜及變壓器設備進行排查，對線路及設備進行絕緣檢測，未發現問題。用直流單臂電橋對變壓器進行檢測，發現AC相電阻值異常，判斷變壓器損壞。最后更換變壓器，供電恢復正常。

2 變壓器事故原因

“對一個時期以來近代變壓器所發生的擊穿事故所作的研究確實證明，變壓器損壞總量的70%～80%最終歸于匝間短路。”這是由英國人A.C.夫蘭克林與D.P.夫蘭克林所編著的《變壓器全書》這樣闡述 。

出故障的變壓器是山東達馳電氣有限公司生產的SG10-250/10，出廠日期為2007年6月。

QJ23a型直流單臂電橋測量結果如表1：

數據表明：變壓器內部匝間短路造成變壓器損壞。

3 造成變壓器匝間短路的原因

3.1 變壓器過熱運行

變壓器運行溫度升高使變壓器內部熱絕緣化加劇，使變壓器壽命減少。

3.2 超負荷運行

對用電設備是不利的原因有很多，配電變壓器三相負載分配不平衡，導致阻抗壓降不對稱，三相電流不對稱、低壓三相電壓不平衡。影響變壓器的出力，是因為對于Y/Y0-12 接線的變壓器，其中零線將出現零序電流，而零序電流引起的零序磁通在繞組中導致感應出零序電勢使中性位移。其中電流大的一相過負荷，使繞組絕緣損壞，而小的一相則達不到額定值，

3.3 絕緣繞組受潮

之所以油面降低和絕緣油質不佳導致繞組絕緣受潮，是因為這些原因：

（1）在潮濕度較高地區，濕度很高，潮汽過重，很多潮氣進入使絕緣受潮，而此時配電變壓器未投入使用。

（2）絕緣油中空氣中水分的大量進入，降低了絕緣強度，再加上絕緣油與空氣大面積、長時間接觸，這些種種原因使一些不經常保養的變壓器，致使油面降低，

（3）絕緣強度大幅降低，是因為變壓器在運輸、運行過程中沒有正當維護，雜質、水分或其他油污混入變壓器油中。

（4）變壓器故障老舊的主要原因有，繞組內層浸漆不透，在生產制造過程中水分沒有被完全蒸發，繞組引線接頭焊接不良等絕緣不完整導致了匝間、層間短路。在達到或接近使用年限時，絕緣自然枯焦變黑，絕緣特性下降。

3.4 變壓器內部雜質

變壓器內部的雜質包括水分、氣體和固體雜質，在這里主要是固體雜質對變壓器絕緣的影響。

在變壓器制造、檢修過程中殘留形成的雜質分為三種固體雜質，分為導電性雜質、導磁性雜質與非導電性雜質。可能是由于材料的磨損、老化在工作過程中等形成的。其中鐵粉是導磁性雜質，導電性雜質包括銅粉、鋁粉、炭粉等；絕緣紙屑、纖維、漆皮及凈化用的硅膠屬于非導電性雜質。

4 分析事故原因

在排出外界影響因素后，通過現場仔細測量，加上分析外電線路情況、負載情況和測試數據，終于找到了棗莊輸油站干式變壓器損壞的原因。干式變壓器在配電室環境可以正常使用，配電室內安裝有5匹空調一臺，長期保持室內溫度在25度左右。事故發生時，天氣情況不太潮濕，外部正常供電，不存在累積或供電電壓不正常波動對干式變壓器正常使用的影響。變壓器內及下面未發現放電火花產生的金屬熔珠，變壓器外暴漏的導線部分也未發現有強烈的放電痕跡，表面事故中未發生高壓對地或相間強烈擊穿放電，高低壓電纜及接線頭均無過電流或過熱的痕跡，表面變壓器不存在過載、過電流。低壓供電部分事故前均工作正常，備用柴油發電機供電正常，表明不存在低壓供電系統故障對變壓器產生影響。考慮到造成匝間短路的主要原因，逐一進行排查，變壓器無過熱及超負荷運行，變壓器已運行6年，配電室內濕度符合要求。

綜上所述，本次事故的主要問題在于變壓器內部線圈存在質量問題，因為厚度不夠，表面不完整，造成了導線的匝絕緣本身不好，在繞制過程中打擊繞組，使匝絕緣不完整。

5 事故經驗總結

如果變壓器不能工作，將導致整個電力網不能正常運行。因此說變壓器在整個電力系統中發揮著極其重要功能，“一損俱損，一榮俱榮”。為了防止此類事故的重演，首先要加強電氣設備的運行管理和檢修，定期巡視，定期測量，定期試驗，如果有缺陷要及時處理。

作者簡介：趙鑫（1987-），遼寧大連人。endprint