摘要：110kV变压器高压侧由于工作电压高，容易出现短路故障，尤其是容易出现近区短路，进而使变压器绕组所承受的电压超过正常范围，导致变压器绕组出现移位或者变形。
关键词：110kV；变压器；高压侧；短路故障
随着我国电力行业的蓬勃发展，越来越多的变压站建立起来，而变压器是电力系统中的心脏，一旦发生故障，将直接影响电力系统的运行，但是电力变压器在运行中不可避免地遭受到各种故障短路电流的冲击。变压器损坏的主要原因之一就是出口短路，而导致出口短路的原因有两方面，一方面是运行环境的伪劣，另一方面是变压器抗短路能力差。在变压器短路电流的冲击下，轻则造成绕组的形变，重则造成了绝缘体击穿等事故。
一、案例概况
某个变电站110kV变压器发生高压侧短路故障，此变电站采用双母线带旁路的一次设备主接线连接方式，主变110kV中性点不接地运行，10kV母线中性点接地的方式为消弧线圈式。110kV变压器高压侧比率差动、差动速断动作，一次电流测定为7.25kA。判断为此降压变压器高压侧出现套管短路故障，影响到此降压变压器的正常运作，导致相关的数值测量结果出现异常。
二、测试以及分析
2.1频响法绕组变形测试
此种测试方法可以较为准确地反映设备内部的电容、电感等参数的变化情况，测试结果可以为变压器高压侧短路故障的判断提供可靠的依据，同时，此种测试方法也是国家标准、电力行业标准中所规定的变压器短路故障的基本分析方式。此次进行频响法绕组变形测试，主要是为了判断变压器内部发生的故障的类型以及故障的严重程度，再结合以往的历史故障检测记录，判断最终的故障结果。
首先采用横向比较法。观察所测得的频谱图发现，高压绕组频谱曲线的谐振峰点无论在高频段还是低频段，基本是一致的，重合度比较高，再结合相关的系数可以判断基本正常。但高压绕组在其他位点出现了尖顶波，说明该频率附近出现了明显的谐振，需要引起密切的关注。低压绕组频谱曲线三个频段的谐振峰点基本是一致的，没有发现任何异常。然后采用纵向比较法。观察所测得的的频谱图发现，低压绕组频谱曲线谐振峰谷重合度是很高的，结合相关系数比较，判断结果为正常。
结合历史数据判断，高压绕组低频段重合度非常好，说明变压器匝间未出现短路的情况，中频段中谐振峰谷的重合度相对较差，谐振峰值出现了向高频侧移动的情况，并且部分幅值明显下降，而相应的其他部分幅值却出现了上升状况，这说明变压器存在轻度的饼间局部变形情况，并且存在一定的绕组幅向形变。综合分析发现，变压器发生高压侧短路故障的问题后，对绕组形变产生的影响是比较小的，但如果是在夏天变压器长时间处于高温运行的状态下，绕组饼间局部变形将更加明显。
2.2电抗法绕组变形测试
电抗法绕组变形测试结果显示，此变压器各项测试结果数值和变压器出厂的数值基本一致，基本符合规程对于变压器的相关要求。但在之后的某次测试中，发现此变压器的短路阻抗突然出现了和出厂数值发生较大偏差的情况，偏差幅度达到了4%以上，而当时测试的时间处于9月份，这表明在夏季高温的运行环境中，变压器阻抗发生了明显变化，并且存在明显的绕组变形问题。而国家规定的容量在100MVA及以下及电压等级在220kV以下的变压器绕组参数的相对变化均不应大于±2.0%，据此判断此变压器出现了短路故障。
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2.3tanδ及电容量试验
为了进一步有效确认此变压器高压侧是不是出现了局部绝缘缺陷，或者出现短路故障，并准确判断套管遭受短路冲击后绝缘的具体情况，对此变压器绕组、套管的tanδ进行检测。此变压器绕组、套管的tanδ是符合规程的要求的，并且和历史数据对比发现并没有发生明显的变化，这说明此变压器内部不存在较为显著的局部绝缘缺陷问题，没有绝缘严重劣化的问题，更没有绝缘被击穿的问题，套管主绝缘性能基本是正常的。
2.4绝缘油色谱试验
变压器在工作过程中如果突然发生了短路故障，那么随之出现的过热现象和电弧放电现象，将会马上使变压器油出现分解，油分解后产生的气体将会溶解在油中，进而可能导致瓦斯继电器发出报警信号或者直接跳闸。因此，根据变压器油中溶解气体的组成成分分析结果，可以对变压器内部的故障进行一定的判断。对此变压器进行油色谱试验分析后，分析结果显示，此变压器油中的气体组成成分包括总烃、H2、C2H2含量基本符合规程的要求，因此判断此变压器内部并没有发生过热情况，也不存在放电缺陷状况。此外，结合对主绕组直流电阻、本体绝缘电阻、吸收比等的分析，发现都是合格的，最终判断此变压器主绝缘没有出现异常、纵绝缘没有出现异常。
三、故障的处理分析
在对此变压器进行频响法绕组变形测试、电抗法绕组变形测试、tanδ及电容量试验、绝缘油色谱试验等测试后，发现此变压器设备内部绝缘没有出现明显的异常，并且不存在匝间短路的问题，也不存在过热和放电缺陷的问题。但是，频响法绕组变形测试和电抗法绕组变形测试的结果显示，此变压器高压侧存在部分绕组变形的情况，并且有一相的变形非常严重，这一测试结果和故障录波短路情况是相互符合的，在此变压器的低压侧，没有出现明显的绕组变形。在此变压器高压侧发生短路故障后，此变压器的运行在夏季受到的影响较大，主要是应风度期间受到高温重载的影响，此时绕组变形比短路故障时的变形其幅度更大更严重。
根据以上对此电压器高压侧短路故障分析，提出以下几点针对此变压器的故障排除建议：其一，按照电力行业相关的变压器运维实施规程，判断此变压器绝缘性能无明显异常，仍然可以继续工作，不需要进行更换。其二，应当指派专业的变压器维护人员，加强对此变压器的运行维护、定期监测工作，通常来说每半年要进行一次绕组变形跟踪测试，根据测试的结果判断是否需要停电进行变压器检修。其三，在今后的检修过程中，一旦发现此变压器出现高压侧短路故障之外的绝缘性能异常时，必须第一时间进行针对性处理，必要的时候更换新的变压器，保证线路整体的安全、稳定。
实践经验表明，遭受短路冲击是当前变压器出现损坏的主要原因。在分析判断变压器故障之时，是否遭受短路冲击是判断变压器是否可以继续运作的基本依据，也是判断变压器应当何时进行停电检修的主要依据。
结语
通过绕组变形、绕组直流电阻、短路阻抗、空载试验等电气试验及油色谱分析等化学试验可以有效判定主变内部情况，但还应综合考虑设备故障原因、保护动作情况、运行工况及周围环境的影响。只有认真分析设备故障前后各项特征参数的变化趋势，掌握设备内部真实状况，才能有效保障设备安全运行，不造成检修资源的浪费。
参考文献
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作者简介：
周海东（1971.10.04），男，江苏省盐城人，单位：江苏省电力公司射阳供电公司，研究方向：110KV断路器，或者变压器，修理,试验。
论文作者:周海东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
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