探究干式配電變壓器線圈短路故障原因及對策

文/薛曉月，南京大全變壓器有限公司

探究干式配電變壓器線圈短路故障原因及對策

文/薛曉月，南京大全變壓器有限公司

變壓器作為工業企業的基礎設備，它的技術隨著現代社會科技水平的提高不斷進步。干式配電變壓器的廣泛應用，隨之而來的就是各種干式變壓器故障的頻發。本文主要探究了干式配電變壓器線圈短路故障原因及對策。

干式配電變壓器；線圈短路；故障原因；對策

變壓器已有一百多年的歷史，其中最早的變壓器就是干式變壓器。上世紀六十年代，德國制造出第一臺使用環氧樹脂作為線圈絕緣材料的干式變壓器，自此干式變壓器進入一個大發展的階段。我國的干式變壓器的生產和發展已有40多年的歷史，經歷了大部分工業制造產品所需要經歷的階段，即自行研制開發及引進國外先進技術的階段。樹脂干式變壓器相比油浸式變壓器具備了運行安全可靠、無污染、免維護及可直接深入負載中心等優點。

隨著我國經濟社會的迅速發展和干式變壓器制造技術的不斷提升，近年來，干式變壓器以其防火性能好、免維護、無污染、抗短路能力強、耐熱性能高、安全可靠和運行維護方便等優點，在我國已被廣泛應用于商業建筑和工業企業的配電站中，干式變壓器已逐漸成為我國配電變壓器應用中的主體。

1 變壓器的結構與特點

干式變壓器是對充油變壓器而言，一般講以空氣作為冷卻介質以固體材料作為絕緣介質的干式配電變壓器有開啟式、樹脂澆鑄式兩種形式。

1.1 開啟式干式變壓器采用了高絕緣、高耐溫、不吸潮、抗老化、機械性能好的絕緣材料，如玻璃纖維、聚脂纖維無紡布、環氧樹脂及添加劑、諾麥克紙等F級以上絕緣材料制作開啟式干式變壓器線包。線包絕緣等級高，熱容量大，不吸潮。開啟式變壓器線包繞制方法與普通線包繞制沒有大的不同，除線包使用了上述絕緣材料外，為了保證變壓器耐壓強度，有的線包在繞制過程中線包層間進行了濕環氧樹脂涂復，有的線包端部還進行了特殊端封處理。

1.2 樹脂澆鑄式是指鐵心表面用而高溫、防潮、防腐的樹脂涂覆，線圈在真空狀態下用環氧樹脂澆鑄成型后直接與空氣接觸的干式變壓器。由于該類別的變壓器圍繞組澆鑄在環氧樹脂絕緣中，其機械強度、耐濕能力、抗短路能力都較高，能在濕度為1oo%的環境中安全運行。

2 干式配電變壓器線圈短路故障描述

本故障變壓器為一臺10kV干式配電變壓器，變壓器型號為：S CBIO-800／10，已投運5年，故障時間發生在負載比較低的凌晨，因此，故障時無過負荷運行情況。根據故障現場觀察，故障變壓器A相高低壓線圈簡體上端及外壁留有明顯的燃燒時煙熏遺留痕跡，高壓線圈A相簡體內壁也隱約可見故障部位。

由變壓器銘牌可知，故障變壓器聯接組別方式為Dynl1，由此可作出變壓器高壓側線圈聯接方式如圖l所示。

圖1 變壓器高壓側線圈聯接方式

3 線圈短路故障變壓器試驗

通過外觀檢查無法判斷變壓器故障后變壓器的質量狀態，無法分析發生故障的可能原因。因此必須對變壓器進行相關試驗，根據試驗測試數據并結合理論分析，進一步對故障原因以及故障造成的后果進行判斷，從而為故障的后續處理提供技術支持和決策依據。為此，本文選擇變壓器線圈絕緣試驗和線圈直流電阻測試試驗兩個項目作為故障分析的試驗依據。通過絕緣試驗，可以判斷高低壓側線圈之間、高低壓側線圈對地是否短路；通過高低壓側線圈直流電阻測試，可以判斷線圈是否有匝間短路或線圈開路情況。最終，可根據測試結果，結合理論分析形成判斷結論。

1)故障變壓器絕緣電阻試驗。分別對變壓器進行高壓線圈對大地、低壓線圈對大地、高低壓線圈之間、鐵芯對大地之間的絕緣電阻試驗，測試結果分別為：20000+、2000+、20000+、1000+MQ，試驗數據均合格。

2)故障變壓器直流電阻測量。對變壓器線圈進行直流電阻測量后(高壓側線圈在運行擋位進行測量)，測量數據如表l所示。

表1 變壓器線圈直流電阻測量值

4 變壓器線圈直流電阻測試結果理論分析

4.1 變壓器線圈正常時測試結果分析

在理想狀態下，各相線圈大小是相等的。一臺合格的變壓器，其各相線圈的實際電阻值也是近似相等的。設定各相線圈電阻值相等且大小為，那么在高壓線圈三角形聯接方式下，測量兩點之間電阻實質就是測量其兩點之問兩個串聯電阻和另一個電阻的并聯值。根據串并聯電路中的電阻計算方法，變壓器正常時，高壓側線圈測量電阻值為：RAB=RBC=RCA=(2／3)R。

4.2 變壓器線圈不正常時測試結果分析

以此變壓器發生故障后狀態為分析背景，單相線圈在匝間故障時，根據變壓器線圈的繞制特點，一種可能是：引起同一相線圈上下層間的短接，由此會引起線圈匝數減少，線圈電阻變小；還有一種可能是：由于故障燒熔因素，線圈局部點接或線接，由于金屬材料的電阻大小和金屬的截面積大小是成反比的，因此這種現象的出現會使線圈電阻變大。

在某一相線圈出現故障時，當測試結果顯示兩組值大小基本相等，一組值相比其他兩組偏小時，說明線圈匝間短路故障后造成線圈匝間短接；當測試結果顯示兩組值大小基本相等，一組值相比其他兩組偏大時，說明線圈匝間短路故障后造成線圈匝間點接或線接。

4.3 線圈電阻值兩種極端情況分析

以上分析了線圈在故障影響下變大和變小且保留一定大小值的情況，但是還有兩種極端的情況，進一步分析可知：(1)某一相線圈故障后首末端趨向短接情況，也就是說故障相電阻趨向于零；(2)某一相線圈故障后線圈某處趨向斷裂，也就是說故障相電阻趨向于無窮大。

根據干式變壓器的構造、制造特點，線圈首末兩端分處線圈筒體上下兩個部位，第一種情況出現的可能性不大。但是，根據變壓器繞制特點，第二種情況出現的可能性還是比較大的，因此，需要重點分析第二種情況。

5 干式配電變壓器線圈短路故障對策

可采取的措施主要有五種：(1)對變壓器高壓線圈A相進行更換；(2)規范干式變壓器設計、制造、試驗標準，提高設備性能；(3)改進環氧樹脂澆注工藝，消除體內氣泡。(4)加強變壓器在線運行情況監測；(5)改善變壓器現場運行環境，降低環境溫度、濕度。有條件時最好能在變壓器最大負荷運行下，用紅外測溫儀檢查干式變壓器的最熱點部位，并有針對性地調整風扇冷卻設備的方向和角度，控制變壓器局部溫升，保證變壓器的安全運行。

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