摘要：220kV变电站10 kV出线电流互感器CT突然发生三相短路，主变受到短路电流冲击，停运后通过常规试验绝缘电阻、直流电阻及气体色谱分析，并结合绕组变形频响分析方法进行综合分析，准确地判断了变压器低压绕组B相存在轻微变形的故障性质，为变压器是否重新投入运行或及时退出运行提供了重要参考。
关键词：变压器；绝缘电阻；直流电阻；色谱分析；绕组变形
随着社会经济的发展与人们生活水平的提高，对电力能源的需求越来越多，对供电质量也提出了更高的要求，这就决定了现代化的电力系统必须加强监督、管理，确保其供电的稳定性、安全性与可靠性。然而近年来，变压器频频发生故障，阻碍了电网的正常运行，不仅给人们的生活与工作带来很多不便，还影响到了各行各业的正常运行，阻碍了我国社会经济的建设。而且，供电质量的下降也在一定程度上影响到了电力企业自身的信誉与品牌建设，给其带来严重的经济损失。所以相关部门单位有必要加强对变压器故障的重视与研究。经调查，变压器的损坏很大一部分是由近区短路故障造成的，因此，对短路电流冲击后的变压器运行状态进行分析，对于变压器损伤状况的诊断、变压器损伤率的降低以及停电损失的减少具有重要意义。
1变压器概况和事故发生
变电站220 kV变压器型号为SFPS7-150000/220，沈阳变压器厂1993年生产，主变套管为电容型。该变压器于1993年12月投产，当时负荷较轻，三侧绕组电流并不大。从2000年1月起变压器110 kV侧以及10 kV侧负荷迅速上升。但从投产到2016年1月份的每次周期试验中，各项试验数据和绕组变形均无明显变化。2016年8月4日，10 kV出线电流互感器CT突然发生三相短路，短路发生在10 kV出口附近，变压器受到短路电流冲击，立即停运进行试验检查。
2常规试验检查
2.1绝缘电阻试验
在大短路电流作用下，初始机械损伤的基本形式是变压器绕组变形，它们发展的典型方式是变形引起局部放电，匝、股间短路，整段主绝缘放电或完全击穿导致主绝缘破坏，测量变压器的绝缘电阻是变压器出口近区短路后一项必要的检测项目。在测量绝缘电阻中，严格执行了Q/CSG 114002-2011规程标准。采用2500V摇表，绝缘电阻值与前一次的测量结果进行了比较，无明显差别，绝缘电阻和吸收比如表1所示。
考虑到变压器的绝缘状况判断应尽量结合其他绝缘试验项目，才能确定变压器的绝缘情况。
2.2直流电阻试验
由于大电流冲击，电流流过薄弱环节，会造成分接开关、套管引线接头、将军帽与线圈引出线之间接触不良。如果未能及时发现处理，任其发展会使接触不良点发热熔化而烧断，进而烧坏变压器。接触不良，匝间和股间短路可通过测量绕组直流电阻来发现。测试三相绕组对中性点的直流电阻如表2所示。
对该变压器试验数据进行分析，直流电阻试验的结果没有明显异常，220 kV及110 kV侧绕组直流电阻的三相不平衡率和变化率与往年试验数据较一致，10 kV侧绕组B相直流电阻变化比较突出，较往年变化率增大，虽没有超标，但接近临界状态。由此初步确定低压绕组出现轻微的损伤。
2.3气相色谱分析
确定目标后，需进一步核实。对近区短路这类突发性故障，因为由于故障突然，产气快，一部分气体来不及溶解于油中就进入气体继电器。为此对气体继电器的气体进行了色谱分析，并且根据气体继电器中气体颜色初步确定一下故障的大致情况。试验结果表明，各种气体含量未发现异常，其中甲烷（CH4）、乙烯相比以前有微量的增加，根据气体组份与内部故障特征关系，异常类型为过热或绝缘不良，但各项数据都在合格范围以内，可认为试验人员的测试误差，故不足以明确故障性质。
3非常规试验检查
3.1绕组变形试验
作为一种变压器状态判断的新方法，绕组变形测量在国内虽已开展了几年，也得到各方面的重视，但目前还是处于经验积累阶段，相关的测量方法和判断准则尚无标准可依。于是采用横向比较法对测试图谱进行对比分析，相对而言能较准确地判断出变压器内部的绕组是否变形。
本次测试频率范围为10^-1 000 kHz，考虑到618 kHz以后图形分散性较大，为此重点对比10-618 kHz图形。与原始试验比较后发现高、中压侧的重叠相关系数均大于1.0以上，测量低压侧图形对比结果如图1所示，横坐标为测试频率，单位为kHz；纵坐标响应幅度，单位为dB。其中，上面三条（尾号O1）为原始试验的结果，下面三条（尾号02）为本次试验的结果。
对其与原始试验比较，其相关值（重叠相关系数）如下：低压侧肪目：1.1，B相：0.8，C相：1.2。由于B相的相关系数只有0.8，因而对B相的图形与原始图形进行重新重叠如图2所示。
由图2可以看出重叠不是很好。有部分谐振峰向高频方向移动，并伴随着峰值下降；而有部分谐振向低频移动，并伴随着峰值升高。这种变形一般认为是由于电磁作用力造成的。由于同方向的电流发生的斥力，在线圈两端被压紧时，这种斥力会将个别垫块挤出，造成部分被挤出，而部分被拉开。当局部压缩和拉开变形影响到引线时，频谱图的高频部分将发生变化，变形程度较大时，低频与中频段有些谐振峰消失，有些谐振幅值升高。
3.2绕组变形分析
从宏观的角度看变压器绕组，变压器三相线圈之间的结构是基本一致的，所以三相线圈之间的频谱图有可比性。但这种“一致”是相对的。从微观的角度看变压器的绕组，三相之间的差异是绝对的。关键是分析这种差异所出现的位置以及在频谱图上所处的频段及差异量。从试验结果分析可以知道，测量数据的处理就是分析变形线圈相、变形面积、变形量、变形种类，并根据这种变形发生的线圈及对绝缘的危害判断是否需要立即退出运行。
从图2低压B相绕组频谱图上可以看到，高频部分已发生轻微变化，低频与中频段谐振峰还清晰可见，个别谐振幅值有增大趋势，但不明显。由此可判断此变形为局部的小程度轴向压缩或拉开变形。如果此类变形发生在高压绕组，则可能会引起饼间绝缘距离不够危及运行安全，当发生在低压绕组时，可以认为不会立即危害运行。
4缺陷的判定及处理
4.1缺陷的判定
近区短路后，绕组受到巨大电动力作用产生位移变形，绕组变形或位移后，即使没有立即损坏，也会留下严重故障隐患。通过绕组变形试验发现的差异，结合常规试验中直流电阻及气相色谱分析发现的微小变动，综合各个数据进行科学分析后，断定该变压器低压绕组B相存在轻微变形。
4.2处理结果
变压器绕组变形后，要根据变压器的故障严重程度来决定能否继续运行，且运行时间的长短取决于变形的严重程度和部位。一是绝缘距离发生改变，固体绝缘受到损伤、击穿，导致突发性绝缘故障，甚至在正常运行电压下，因为局部放电而使绝缘击穿。二是绕组机械强度下降，其积累效应使绕组再一次遭受近区短路电流冲击时，将承受不住巨大电动力作用而发生损坏事故。为此根据本变压器故障性质，结合正值夏季用电高峰期，提出低压绕组受到近区短路冲击后有轻微变形，但不影响主变的运行。
在制定了相关的技术安全措施和监视手段后，报上一级部门批准后主变顺利投运。运行期间特别执行了重点巡视、加强监测、减少负荷及10 kV出线采取不投重合闸运行方式等。
5结语
电力相关部分应该加强对其的重视，在发生近区短路后对变压器进行及时、全面的测试，通过多方数据的对比分析，对变压器的受损程度做出准确诊断，决定其是否可继续投入运行，切勿存在侥幸心理。
参考文献：
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[3]刘爱华.主变近区短路后的电气试验分析与诊断[J].电工电气，2013，11：50-52.
论文作者:王春
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
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