220 kV變壓器直流電阻超標(biāo)原因分析與試驗研究

劉 旸，周榆曉，宋云東，張遠博，王 南

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

變壓器直流電阻測量作為交接和預(yù)防性試驗必做的試驗項目，能夠有效發(fā)現(xiàn)以下缺陷：繞組焊接工藝不良；有載分接開關(guān)各檔位接觸不良；繞組引出線存在折斷；繞組斷線；繞組層間、匝間短路[1-4]。本文對1臺220kV主變壓器直流電阻超標(biāo)情況進行深入分析與試驗研究，排除各種影響因素后準(zhǔn)確分析異常原因，并提出相應(yīng)建議。

1 缺陷發(fā)現(xiàn)過程

2016年3月16日，某220 kV主變壓器(SSZ11-180000/220)例行試驗，發(fā)現(xiàn)中壓繞組直流電阻三相不平衡率為4.90%，相間差別大于三相平均值的2%(警示值)，同相初值差>+2%(警示值)[5-7]。為排除試驗儀器、接線的影響，現(xiàn)場分別使用3套不同型號的儀器(包括試驗引線)進行多次復(fù)測，中壓繞組直流電阻試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 主變壓器中壓繞組直流電阻測試數(shù)據(jù)

2 診斷性試驗

隨后進行了高壓繞組對中壓繞組的電壓比試驗、中壓繞組頻率響應(yīng)分析，電壓比試驗未見異常，中壓繞組頻率響應(yīng)曲線三相一致性較好，中壓繞組頻響法圖譜見圖1。3月17日，變壓器廠家試驗人員對主變壓器中壓繞組直流電阻、頻率響應(yīng)曲線進行測試，直流電阻測試結(jié)果與16日測試結(jié)果基本一致，各側(cè)繞組頻率響應(yīng)曲線三相一致性較好。

圖1 中壓繞組頻響法圖譜

3月18日，主變壓器排油至中壓側(cè)套管升高座手孔以下，打開三相套管升高座手孔。檢查B相緊固套管與繞組引線連接部位無異常，重新測量繞組直流電阻(見圖2)，從連接部位上端、下端多次測量，直流電阻測量值均無明顯變化，測試數(shù)據(jù)見表2。同時檢查A、C相套管與引線連接良好。

圖2 手孔處測量直流電阻情況

通過上述檢查，已排除B相套管與過渡銅纜連接處接觸不良的可能性；由于有載開關(guān)在高壓側(cè)調(diào)壓，不存在開關(guān)接頭接觸不良的可能性；主變壓器油中溶解氣體組分含量未見異常，與歷史數(shù)據(jù)對比無顯著增長，排除繞組發(fā)生股間、匝間短路的可能性。其余故障點可能出現(xiàn)在繞組引出線與過渡銅纜壓接處、繞組末端與中性點連接處或繞組內(nèi)部。鑒于變電站現(xiàn)場條件有限，無法徹底查找故障點，將主變壓器返廠處理。

3 返廠處理情況

變壓器返廠后進行吊罩檢查，對變壓器中壓繞組三相首頭、尾頭外觀進行檢查，無異常現(xiàn)象。返廠后進行直流電阻試驗，結(jié)果中壓三相電阻不平衡率為4.7%，其中B相直流電阻偏大，與現(xiàn)場試驗結(jié)果一致，懷疑中壓B相存在故障。

脫油后進一步檢查，首先把三相中壓首頭、尾頭冷壓管處絕緣去掉，單獨測試三相中壓繞組的直流電阻，三相中壓繞組直流電阻合格，帶上中壓B相繞組首頭處的冷壓管測試三相直流電阻也沒有問題，帶上中壓B相繞組尾頭處的冷壓管測試三相直流電阻時電阻不平衡率為4.7%，根據(jù)試驗結(jié)果判斷，中壓B相繞組尾頭處冷壓管存在故障，對B相中壓繞組尾頭處的冷壓管進行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)中壓B相繞組尾頭處冷壓管有裂紋，見圖3。

單獨對B相繞組進行換位導(dǎo)線股間絕緣測試和換位導(dǎo)線單根電阻測試，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)股間絕緣和單根導(dǎo)線電阻均沒有問題，說明中壓B相繞組沒有故障，可以判斷是繞組與導(dǎo)線冷壓連接處存在問題。重新制作冷壓管后直流電阻測試合格，故障消除，見圖4。

圖3 中壓B相尾頭冷壓管裂紋

圖4 恢復(fù)后的中壓B相尾頭冷壓管

4 結(jié)束語

變壓器直流電阻超標(biāo)的根本原因為2014年6月17日發(fā)生66 kV側(cè)B、C相短路，過流I段保護動作，故障測距為2.2 km，故障相間電流53.3 A。由于故障點距離較近，故障電流超過變壓器額定短路沖擊電流，在電動力的作用下，中壓B相繞組冷壓管發(fā)生破損，造成B相直流電阻增大。變壓器直流電阻超標(biāo)的原因有很多，建議運維單位深入分析測試數(shù)據(jù)，必要時開展診斷性試驗和返廠解體檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理變壓器異常，避免發(fā)生事故。