(国网新疆电力公司巴州供电公司841000)
摘要：通过对110KV和静变2号主变压器近距离短路冲击故障进行了详细分析，并针对变压器出现短路故障的原因,对变压器制造厂家提出了改进焊接工艺，提高焊接质量，及通过缩短变压器主保护动作的时间，来缩短故障电流的作用时间。
关键词：主变压器近距离短路故障
前言：主变压器作为电力系统变电站中的一个核心设备，安全、可靠和经济运行至关重要。由于在长期运行中，会受到一些诸如：设备本身存在的问题，不可抗拒的自然灾害，外力破坏等因素，再加上变压器自身发热引起绝缘老化，运行电压高、过负荷等恶化变压器运行的条件，都会引发事故或隐患。随着我州电力系统的装机容量越来越大，系统的短路容量和短路电流也越来越大，在运行中的所有主变压器，会难免碰到近距离出口的各种短路事故，巨大的短路电流流过变压器的绕组，使变压器由承受正常的负载电流骤变为数十倍负载电流的短路电流，在暂态过程中往往产生较正常运行大数百倍的机械应力而使变压器损坏，变压器近距离出口短路引发绕组变形、绝缘破坏、线圈损坏、甚至涉及铁芯损坏等。本文就变压器的近距离短路故障问题进行分析，并为这一问题的解决处理提出可行性办法。
1、故障诊断分析
110KV和静变2号主变技术参数：型号:SSZ11-50000/110
额定电压：110×(1±8×1.25%)/38.5(1±2×2.5%)/10.5kV
额定电流：262.43/749.81/2749.29A联接组别：YNyn0d11
制造厂家:特变电工新疆变压器厂投运日期：2013年7月16日
2015年1月15日，电气试验班在对110千和静变电站充油设备进行绝缘油溶解气体检测时，发现110千伏2号主变油中溶解气体乙炔含量超过《输变电设备状态检修试验规程》规定的5μL/L注意值（检测值为：10.80μL/L），氢气、总烃的含量均未达到导则规定的150μL/L注意值的数值。乙炔/乙烯、甲烷/氢气、乙烯/乙烷三比值的编码为102，初步判断该变压器内部发生高能量的电弧放电故障。油中特征气体组分中一氧化碳和二氧化碳也有明显增长，且CO2/CO<3，所以该故障涉及固体绝缘。
乙炔数据分析见图1。
比较表1中的数据可以发现，35千伏侧A相直流电阻明显偏大，且各分接三相不平衡率皆超过16%。由于变压比测量结果合格，高压、低压侧直流电阻测量合格，可以排除B、C相故障和A相绕组整体断匝的可能。由于35千伏侧A相绕组在每个分接位置的直流电阻都大，且符合调压绕组匝数变化的规律，可以排除调压绕组和分接开关的切换开关部分发生故障的可能，故障的部位极有可能在主绕组和分接开关的静触头部位：一是分接开关静触头接触不良，造成A相直流电阻阻值偏大；二是35千伏绕组引线与套管导电杆的焊接不良；三是35千伏绕组根部与引线的焊接不良；四是变压器主绕组导线焊接点开焊或断股。又由于变压器35千伏绕组是12股导线并绕结构，而恰恰A相直流电阻增加值在17%左右，A相绕组12股导线断2股的可能性最大。
为进一步查找故障部位，1月23日对该台主变进行放油检查。对35千伏侧A相套管进行拆除，检查套管与绕组引线焊接部位，未发现放电点和过热异常。现场对变压器进行放油后，从安装人孔进入本体内检查，检查分接开关到调压绕组各联接点的压接情况，无联接松动和放电痕迹。检查变压器内部可见部位，未发现积碳发黑或过热异常。工作人员从分接开关的K点处解除调压绕组，直接对三相主绕组的直流电阻进行测量。测得电阻值分别为=45.68mΩ=37.96mΩ=38.06mΩ。A相电阻值仍然明显偏大，不平衡率为19.67%。现场分析：故障的部位极有可能是A相主绕组断股。
2返厂检查情况
2.1变压器解体检查情况
1月24日对该台主变进行返厂检修。在特变电工新疆变压器厂对该台变压器进行吊罩检查，对变压器绕组进行解体检查，逐步拆除调压绕组、高压绕组，均未发现异常。当拆除至中压A相绕组时，发现中压A相绕组围屏内侧有明显的灼烧点。拆除围屏后在中压A相绕组底部出线处有明显的放电痕迹和积碳。
3原因分析
造成中压绕组A相绕组断股的原因可有以下几点具体分析：
中压绕组A相绕组底部出线在绕组绕制过程中，弯折不当造成匝绝缘受损，引起匝间绝缘薄弱。该处的应力较为集中。当变压器受到外力冲击时，虽然35千伏出线开关跳闸的同时变压器没发生运行故障，但短路电流可达到额定电流的20-30倍，因而铜耗将达额定电流时的几百倍。由于铜耗的增长，绕组温度上升非常迅速。短路电流产生的机械应力和超过允许运行温度数倍的瞬间高温，使绕组发生一定的形变，造成匝间短路。
变压器受短路冲击时，如果短路电流大，继保拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。绕组受力是由于绕组中漏磁的存在，载流导线在漏磁作用下受到电动力的作用，特别是在绕组突然短路时，电动力最严重。这种由电动力产生的机械应力，可能影响绕组匝间绝缘，对绕组的匝间绝缘造成损伤；造成相间绝缘损坏。电动力过大，严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂。
（3）导线匝间的绝缘不够，耐受不了长期工作电压的作用，或者耐受不住短时的冲击电压作用，从而造成本次中压绕组A相绕组断股故障。
（4）中压绕组A相绕组底部出线的导线绝缘纸存在尖角和毛刺，绕组绕制时的弯折和加压整形，以及长时间运行的电磁振动，导线的匝绝缘被刺破而发生匝间短路。
4防范措施
因变压器绕组换位处的应力较集中，受力情况复杂，其焊接点在经过短路电流时容易发生断股，危机变压器安全运行，所以变压器制造厂家应保证焊接导线有足够的搭接长度，改进焊接工艺，提高焊接质量，应适当增加其抗弯和拉伸强度。
变压器运行部门应落实国家电网减小变压器出口短路故障的几率。通过缩短变压器主保护的动作时间，来缩短故障电流的作用时间等等。
一旦变压器经受出口短路电流冲击，不管是否引起变压器跳闸，都应尽快判别绝缘是否受损。要尽快取油样进行油色谱化验，根据气体组分含量进行分析。一旦C2H2急剧上升，说明绕组可能遭到破坏。
变压器经受出口短路电流冲击，高压和低压绕组都有断股损坏的可能，故障的查找应该针对不同变压器的结构特点，由简到繁，加强实验数据的综合分析，准确对损坏部位定性和定位。
结束语
目前，大型变压器还不能完全适应各种近距离出口短路冲击的要求，特别是对可能频繁承受近距离出口冲击的变压器，除在选型和制造时增大短路阻抗外，还应考虑外附串联电抗器，以减少短路时流过变压器的电流。在变压器遭受近区短路后及时进行绕组变形测试，对发现有问题的变压器进行分析研究，制订相应的措施，针对性的减少配电事故，减少变压器近距离出口短路的几率，确保变压器的安全运行。
参考文献
[1]《电力变压器故障与诊断》,董其国,编著,中国电力出版社
[2]《DL/T596—1996电力设备预防性试验规程》1996
[3]《电力设备预防性试验方法及诊断技术》陈化钢主编2009
作者简介
贺忠（1969.04.01），男，学历：新疆机电学院大专，研究方向：变电一次检修。
生文海（1967.08，07）男，学历：大专研究方向：变电一次检修，技师。
肖东辉（1969.03.27），男，学历：高中，研究方向：变电一次检修技师。