110kV變壓器內部短路故障的研究

張陳玉

摘要：隨著經濟發展以及社會的進步，電力系統在社會運行中所占有的地位越來越重要，其中110kV變壓器也成為用電過程重要的組成元素。基于此，本文針對油色譜分析、故障錄波分析以及電氣試驗數據分析這三種方法進行分析，并通過確認故障原因以及對短路故障進行具體處理，提升對于110kV變壓器短路故障的應對能力。

關鍵詞：短路故障；變壓器；110kV；電力系統

引言：

110kV電力變壓器是一種在發電廠、變電站以及工業車間當中應用十分廣泛的變壓器，這種變壓器可以說是在整體社會運作中較為常見，其具有的溫升低、效率高以及噪音低等特點都使其成為一種優秀的選擇。在進行110kV變壓器使用過程當中，偶爾會由于一些原因導致故障，其中短路故障較為常見，也是對生產、生活影響較大的一種故障。

1.1分析短路故障

以某臺110kV變壓器在進行工作過程中沖擊合閘出現跳閘故障為例，進行原因分析，并通過以下三種手段來進行故障原因的探尋。該變壓器于2013年4月22日在運行過程中出現故障，跳開開關之后變壓器暫時停運，其變壓器類型為SFSZT-25000/110型，額定電壓量是110kV。

1.1油色譜分析

油色譜分析的方法就是利用氣相色譜法來進行絕緣油中氣體具體構成元素比重的判定，這種方式是一種能夠有效判定電網系統中各個儀器使用故障原因的方式，同時也是能夠檢驗機器運作穩定性的有效辦法，一般來說油色譜分析方法所依照的標準為GB/T 17623-1998。進行變壓器內部氣體的成分檢驗，首先進行取樣工作，將樣本進行具體的油色譜分析之后可以得出的結果進行比對，主要包含的氣體包含有H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等，將這些數值與標準值進行對比，就是一種較為常見的方法，即特征氣體法。在DL/T 722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》中特征氣體不同的比重判斷，能夠有效推斷故障類型。此次故障經過對比數值發現在有油中的比例，可以將此次的短路事故定性為油中電弧放電。將油氣中的不同性質物質進行分析，有關于CO和CO2，，在變壓器內部運行過程當中會受到各種絕緣紙、層壓板或者是木塊的影響，因此如果在其內部運行過程當中，不同的絕緣材料在其內部會產生很多無水的右旋糖環，在高于300攝氏度的環境之下進行化學反應從而形成了CO和CO2，，這也是其內部各種成分產生的原因之一。在故障產生的過程當中也應當考慮到固體絕緣的影響，將其作為判斷的重要依據[1]。

1.2故障錄波分析

故障錄波分析是在電力系統自動化的影響之下產生的一種對于電力系統故障診斷的網絡化軟件，其內部組成的結構包含有數據庫、系統管理以及故障診斷、分析等模塊。在發生短路跳閘的故障之后，利用高壓測故障錄波裝置進行測量收集。利用錄波器進行四個周波的信息收集，故障在四個周波后切除，這時根據錄波裝置錄波圖（圖1）可以看出的是在高壓側，A與C的相電流在相位以及波形兩個因素上都是相同的。

圖中可以明顯看出的是在周期內部，B相電流在相位上和其他兩個電流明顯呈現出相反的趨勢。首先在第一個周波期內電流出現了最大值，并且在A、B、C三相的數值分別為797.5、368.3。錄波信息能夠在一定程度上反映出電網故障的現象，將信息收集之后進行對比分析，在線上發生的不同短路狀況，都反映出了短路故障，所以從初步判斷來說，可以將此次故障的原因具體部位定位在B相繞組部分。

1.3電氣試驗數據分析

所謂電氣試驗就是在不同的電氣儀器投入工作使用之前所進行的包含有絕緣性能、電氣特性以及機械性等方面的性能測試，這一性能測試能夠有效保障自身具有問題的設備不會被投入到使用當中，同時也不會因為錯誤的投放而產生各種影響事故，如果在投入使用之前沒有進行對應的實驗數據分析，那么就會存在著較大的安全隱患。在之前進行的變壓器電氣試驗過程當中，針對繞組變形、直流電阻等方面都開展了相對應的試驗，試驗過程中產生的數據也都記錄在案，成為日后判斷儀器損耗的重要對比依據。在進行變壓器試驗過程當中得到的數據和日后檢修過程中所得到的數據相對比，只有在低壓組繞絕緣電阻一項出現了一定的降低。在故障的前后所產生的數值變化主要體現在了如下內容：該110kV變壓器在低壓一端的壓測出現了過高的現象，電阻值也從1000+上升到了1200。在變壓器內部的絕緣結構當中，采用的是油-紙結構，這一結構可以進行適當的簡化，也就變成了絕緣紙、紙撐條以及墊塊等不同的部件所組成的一種串并聯電路。這種電路由于結構上的特點因此如果發生了損傷，也會導致絕緣電阻的降低，進而引發變壓器故障。

2.確認故障原因

110kV變壓器的故障主要原因包含有回路方面、部位劃分以及現象劃分這三種分類方式，不同的分類也代表其解決措施的不同。在此次故障當中所產生的原因是由于在低壓側的B相繞組回路引起的。因此在進行解決過程當中也要針對這一問題進行改善與修整。在該設備的B相繞組回路當中，組成的固體絕緣材料方面出現了質量的問題，絕緣材料在放電方面影響到了整套設備運作，導致短路現象發生。變壓器的內部所包含的很多環節都是利用絕緣的支架等進行固定的，如果絕緣支架出現問題那么就會導致運行時電流無法受到控制，進而產生了短路現象。在變壓器內部的油箱是處于封閉的，所以檢查過程當中利用手孔以及低壓管套安裝孔的方式進行檢查，發現了在夾件處出現了絕緣螺桿斷裂的現象，也是短路的主要成因[2]。

3.處理故障

在處理故障過程當中所需要注重的有以下幾點，首先是必須要進行相對應的檢修工作，在日常生活當中必須頂起對各項設備進行檢查，不僅是對工作的負責和認真，同時也是有效的降低故障發生幾率，降低經濟損失的措施。其次是在各個部件工藝的管理方面，也要注重質量，防止由于部件質量問題產生的故障。最后是在人員檢修水平方面，也要設立一定的門檻，提升工作的質量與能力，保障其在檢修工作中能夠有效提升各個設備運作的水平，盡量避免二次故障的產生。

結論：

總的來說，從全面的角度分析110kV變壓器發生內部的短路故障的原因，必須采取科學的理念以及手段，保障能夠促進其全方位的檢查，檢查過程當中所需要使用的各種數據以及儀器都要金蓮降低誤差，防止由于誤差所帶來的判斷失誤。進行110kV變壓器內部短路故障的研究，探求發現故障以及解決故障的有效手段，能夠為日后發展帶來重要的指導思想。

參考文獻：

[1]汪楨毅，童志明，徐翀.一起110kV變壓器短路故障后的綜合試驗分析[J].變壓器，2017，54（05）：52-55.

[2]吳春志.淺談110kV變壓器匝間短路故障試驗分析[J].中國新技術新產品，2014（21）：44.