基于110kV變壓器匝間短路故障試驗分析

【摘要】目前，由于110kV變壓器的匝間短路故障頻繁發生，使得電力部門對于該故障給予了高度的重視，變壓器在整個電力系統的運行中起到至關重要的作用，它能夠將高電壓轉換為低電壓，也可以將低電壓轉換為高電壓，以便功率的順利傳輸。電壓器是電力設備中非常昂貴的一種電器設備，一旦發生故障，造成的損失將會是巨大的。本文主要對110kV變壓器匝間短路故障進行了詳細的說明，并對其故障原因進行了簡要的分析，以便我們尋找合適的變壓器匝間短路故障預防措施以及故障發生后的具體解決方案，盡量的減少因故障導致的經濟損失，為我國的用電客戶提供一個安全可靠，長期穩定的良好的用電環境。

【關鍵詞】高壓110kV;電力變壓器;匝間短路;故障試驗分析

電力變壓器在整個電力系統中是一種靜止的電氣設備，它的主要作用就是將一種數值的電壓轉變為另一種不同數值的電壓，而保證兩種電壓的頻率一樣[1]。在一次繞組中通以交變電流，同時會產生交變的磁場，交變的磁場在鐵芯的磁導作用下在二次繞組中感應出交流電。一次繞組和二次繞組中的電壓大小與兩個繞組的匝數有關，電壓越高，則該部分的匝數越多。變壓器的基本參數是額定容量，額定容量的大小表征變壓器傳輸的電能的大小。

1.110kV變壓器匝間短路故障概述

1.1 結構分析

電力變壓器的故障多種多樣，我們先從電力變壓器的基本結構進行簡要的分析，主要出現故障的部位一般是在繞組、分接開關、端子排、套管、鐵芯等等，由于繞組是變壓器中電壓轉換的主要部件，一旦它出現故障，將會嚴重影響變壓器的正常運行，所以繞組故障是變壓器的所有故障之中最為特殊的一種變壓器故障[2]。繞組故障可以分為以下三種方式的短路故障：層間短路故障、匝間短路故障、相間短路故障。剩下的斷線故障和接地故障會產生嚴重的放電現象，大量的電能被消耗。而其中的繞組匝間短路故障一般是由于絕緣部位的老化以及廠家生產之時絕緣部位損壞，還有就是變壓器受潮卻沒有得到及時有效地處理，導致各個電路由于水的導電現象而造成繞組的短路故障。

1.2 故障檢測方式

當變壓器出現匝間短路故障時，最常用的檢測方式就是對變壓器的繞組進行變形試驗，這個方式也是目前最有效的變壓器匝間短路故障檢測方式。其他的檢測方式還有絕緣電阻的測試、油色譜的具體分析以及直流電阻的參數測試，我們在實際的操作中要根據現場變壓器的現象做出故障檢測方式的合理利用，找出變壓器的具體故障類型，根據實際的檢測情況選擇合適的處理方案以及采取合適的解決措施。

2.故障的過程詳述

中心控制室的監控系統顯示屏上出現“1號主變重瓦斯動作，主變差動保護動作”主變兩邊的開關處在斷開位置，中心控制室的工作人員立即確定電路開關是否處在斷路狀態，及時的拉開閘刀，整個電力設備處于檢修狀態。

主變檢查;中心控制室的工作人員立即采取措施對變壓器的各個元器件狀況、三側開關、CT、PT設備進行嚴密的檢查，對其各項技術參數運用儀器檢測并與標準值對照。發現變壓器的內部各個組成元件沒有出現任何狀況，各個設備的外觀正常，電路中沒有出現斷路、局部放電的特殊情況，也沒有爆炸、著火等現象發生，最終的細查結果顯示主變絕緣套管出現些許的漏油情況，瓦斯繼電器中內的氣體占2/3。我們根據以往的經驗知道：主變絕緣套管螺絲松動以及變壓器套管缺陷都會造成絕緣套管的漏油現象，具體分析為充油管中油的質量變差，套管內的絕緣膠的絕緣效果不佳，如果后果嚴重的化會造成變壓器的燃燒和爆炸。

3.故障試驗分析

3.1 繞組直流電阻檢測

目前，變壓器繞組電阻的檢測也是比較常用的試驗項目，它能夠有效地檢測出繞組絕緣情況以及整個電路的連接狀況，對于具體的繞組匝間短路、開關接觸狀態、接頭的接觸不良等故障都具有比較好的檢測效果，主變繞組直流電阻故障檢測可得下表：

表1 主變繞組直流電阻故障檢測結果

相間 AO BO CO 誤差

0.1548 0.1508 0，1549 2.76%

線間 AB BC CA 誤差

0.3042 0.3041 0.3088 1.71%

由1表中數據可知：直流電阻的誤差超出了標準范圍，B相直流電阻值明顯的偏小，結果分析證明B相出現了匝路短路故障。

3.2 短路損耗試驗

一般選擇在變壓器的一側的繞組內通過額定頻率、波形為正弦的電流，另一側的繞組短路會產生阻抗，該阻抗被稱作是變壓器的短路阻抗[3]。試驗時變壓器一側的繞組中的電壓為110kV，另一側的繞組電壓為35kV，110kV部分全部處于斷路狀態，35kV部分全部短路但是不接地。如果加壓側的電壓為110kV，在BC端加壓時，出現短路的較大損耗現象，通過反復的充放電過程來測量直流電阻的阻值，結果表明B相的直流電阻與其他的兩項之間存在較大的偏差，所以我們認定B相繞組出現匝間短路故障。

3.3 色譜數據分析

目前，利用色譜分析法來檢測變壓器鐵芯接地的故障是一種比較簡單的方法，同時它的效果也是非常讓人滿意的，三比值法和四比值法是兩種具體的方法，三比值法在實際的操作中存在一定的約束，只有是變壓器油中的溶解的氣體超過標準值或者氣體的產生速率超過限值時才能進行準確的判斷，因此現在三比值法的運用比較的少，大部分的判斷過程選用的都是四比值法。我們利用色譜分析得到的各種數據來對變壓器的故障來進行具體的診斷。首先我們要掌握氣體產生的原因以及發生的變化，判斷出現的故障的類型，對故障的具體動態狀況進行詳細的了解，然后選擇合適的處理措施[4]。特殊氣體產生的原因有以下幾種：固體絕緣受熱或者熱分解、電暈放電、強弧光放電等等。

對于故障之后瓦斯繼電器的氣體進行分析統計得到以下的表格。

表2 故障后瓦斯繼電器氣體色相色譜分析結果統計表（微升/升）

氫氣 一氧化碳 二氧化碳 甲烷 乙烯 乙烷 乙炔 總烴

280600 38980 4230 9887 1120 32 4712 15678

由上表2色譜分析統計表格可知：氫氣和總烴的含量都嚴重的超標，因此我們判斷變壓器內部有放電故障存在，進行進一步的檢查發現B相匝間存在放電現象。

4.結束語

通過上面的對于110kV變壓器的匝間短路故障簡單的分析，我們了解到整個電力系統的安全穩定運行與電力變壓器之間存在非常大的關聯，我們可以尋找合適的變壓器匝間短路故障預防措施以及故障發生后的具體解決方案，盡量的減少因故障導致的經濟損失，為我國的用電客戶提供一個安全可靠，長期穩定的良好的用電環境。

參考文獻

[1]李健，趙雙兵，張紅旗，胡科.110kV變壓器匝間短路故障分析與處理[J].中國電業（技術版），2011年02期.

[2]羅菲，110kV變壓器匝間短路故障電氣試驗[J].黑龍江科技信息，2011年22期.

[3]熊小伏，王嬙，陳星田.一種基于電流比變化量的變壓器匝間短路保護方法[J].電力系統保護與控制，2013年09期.

[4]張鵬.基于電參量的變壓器繞組短路故障在線診斷研究與FPGA的工程實現[D].湖北工業大學，2011年08期.