66kV主變過熱缺陷的查找與處理

孫 濤

（沈陽供電公司變電運維工區，遼寧 沈陽110122）

1 變壓器過熱情況

沈陽供電公司某變電站一臺66kV主變，從2005年6月開始，發現油中總烴含量異常增長并出現痕量乙炔，油色譜試驗結論為變壓器內部存在700℃以上的高溫過熱缺陷。其后每周至少一次對該變壓器進行油色譜監測，油中總烴含量時有增長，并且與負荷電流有關。

2 通過高壓試驗初步確定過熱部位及原因

變壓器主要參數如下：型號SZ7－31500／63；電壓組合66±8×1.25%／11；負載損耗139.9kW；阻抗電壓8.93%；空載損耗38.4kW；空載電流0.702%。

2007年3月，對變壓器進行高壓試驗，數據如表1所示。

表1 高壓試驗數據

試驗項目為常規預防性試驗項目（包括一／二次直流電阻、繞組變形、低電壓短路阻抗等）及單相負載試驗。在進行負載試驗時發現了較嚴重的問題，其他試驗項目數據未見異常。下面僅對單相負載試驗進行分析，試驗數據如表2所示。

表2 單相負載試驗數據

阻抗電壓折算至額定電流下為9.01%，與銘牌值（8.93%）接近。

負載損耗折算至三相、額定電流、75℃下為161.1kW，與銘牌值（139.9kW）比較高出21.2kW。可見變壓器負載損耗異常增大，電流回路存在明顯問題。

從單相負載試驗數據看，AB相損耗（25.2kW）比BC相損耗（22.5kW）高出2.7kW（12%）。對于正常的變壓器，AB相損耗與BC相損耗應非常接近，因此可以確定問題出在A相電流回路。

現場試驗結論：造成變壓器高溫過熱的原因是A相繞組存在股間短路或A相漏磁回路存在異常增長的附加損耗。根據色譜試驗數據，烴類氣體的增長還伴隨著一氧化碳和二氧化碳的產生，缺陷很可能涉及固體（紙）絕緣，因此繞組存在股間短路的可能性較大。

3 變壓器解體檢查

對變壓器進行返廠解體檢查，發現問題如下：

（1）低壓a相繞組并繞的24股導線中，有2股之間絕緣為0，其他各股間絕緣為數十兆歐，說明A相繞組確實存在股間短路，這就是造成變壓器高溫過熱的原因，驗證了現場試驗后的結論。檢查發現短路點的位置在低壓線圈中部第60匝，如圖1所示。

圖1 檢查發現短路點的位置在低壓線圈中部第60匝

（2）低壓a相繞組變形情況如圖2所示。

4 變壓器繞組股間短路及變形分析

變壓器遭受短路沖擊時，位于內側的低壓繞組受到的幅向力向內壓縮繞組、受到的軸向力上下拉伸線圈。由于繞制線圈時換位處較松、壓緊力不足等原因，在短路電動力作用下，最外側一股導線向內收縮并被向下擠壓，與另一股導線間的絕緣被擠破情況形成股間短路。在短路點，發生股間短路的2股導線無電位差，因此變壓器在空載狀態下（包括空載試驗時）不會出現異常。在有負載電流流過變壓器時，由于漏磁通作用，發生股間短路的2股導線中會有環流，造成變壓器高溫過熱。變壓器負荷電流越大，股間短路造成的環流越大，過熱越嚴重。在負荷電流較小的情況下，過熱在油中不會明顯反映出來。因此，油中烴類氣體的增長時快時慢，時有時無。

圖2 低壓a相繞組變形情況

低壓a相繞組中部變形同樣是由于變壓器二次短路時的電動力造成的。2007年3月26日對變壓器進行繞組變形試驗時，并未發現變壓器繞組出現明顯變形。這是由于最早一次進行變形試驗的時間是2006年4月4日，變壓器很有可能在此之前就已經出現繞組變形，在2次變形試驗之間的時間里，繞組變形并沒有進一步發展。變形試驗一般是通過變壓器繞組變形前后試驗數據（波形）的變化來分析判斷的，通過變壓器線圈存在變形后的2次試驗數據很難發現問題。

從變壓器所帶的10kV母線上開關分閘記錄來看，變壓器從2003年7月至2007年3月26日可能經受了多達26次短路沖擊，其中只有3次發生在2006年4月4日以后。變壓器發生繞組變形應該是多次短路沖擊累積作用的結果。

結合色譜試驗數據（表3）來看，直接導致變壓器低壓繞組股間短路的很有可能是2005年3—6月之間的一次短路沖擊。

表3 變壓器色譜試驗數據 單位：μL／L

變壓器所受沖擊的嚴重程度是由短路電流決定的（電動力與電流平方成正比），我們往往對變壓器二次出口短路等造成變壓器保護動作的故障非常關注，對二次配出線短路、造成配線開關分閘的故障不太注意。實際上，配出線上的短路故障對變壓器可能造成更大傷害。首先，配出線短路故障可能發生在變電所附近，此時短路電流與變壓器出口短路電流接近。其次，配出線短路故障可能經常發生，次數很多。再次，變壓器出口短路時差動保護動作、變壓器兩側開關分閘（無重合閘），變壓器受沖擊1次；配出線故障、開關分閘后一般會有重合、重合不成還有可能在較短時間內試送1次，1次配出線故障可能讓變壓器在短時間內遭受3次短路沖擊。

運行時間超過5年的變壓器，一般沒有采用半硬銅導線、硬紙筒等提高抗短路能力的措施，在短路電流的作用下極易出現繞組變形。頻響法繞組變形測試是發現變壓器繞組變形的有效方法，應作為預防性試驗項目開展，在發現試驗數據變化時，還應進行低電壓短路阻抗測試。

5 變壓器修理及改造

根據解體檢查情況，確定變壓器處理方案：更換全部高低壓、調壓線圈（采用半硬銅導線）及全部絕緣件。改造后，變壓器除抗短路能力得到提高外，其空、負載損耗從“7”型提高到接近“11”型水平，使用壽命與新變壓器相同，可望達到30年。改造前后性能參數比較如表4所示。

表4 變壓器改造前后性能參數比較

從表中可以看出，改造后變壓器總損耗下降32.3kW，按照變壓器平均負荷電流為50%額定電流、使用時間20年計算，改造后可節約電量498.882萬kW·h。

6 結語

通過對該變壓器過熱缺陷的查找與處理分析，確定了故障性質和故障位置，從前期主變油色譜試驗發現高溫過熱缺陷，到后期單相負載試驗確定故障性質及部位，都給今后的變壓器運行提供了寶貴的經驗，為安全可靠供電提供了良好保證。經過消缺改造的變壓器性能參數從“7”型提高到接近“11”型水平，其經濟性和可靠性顯著提高。