摘要：变压器绝缘损坏以及进水受潮等都非常容易引起变压器匝间短路故障，怎样根据试验的情况来进一步分析、判断、当出现这种匝间短路故障以后该怎样去处理，这方面的内容应该得到足够的重视。对于变压器匝间短路故障，要进行具体的试验分析，根据实际问题结合试验，提出相应的处理方法。
关键词：变压器；匝间短路；故障分析
110k V变压器匝间短路故障一个必须关注的问题，首先应该对电力变压器在电力系统中的作用有个全面且深入的了解。我们知道，电力变压器对于电力系统来说是非常重要的电气设备，对于整个电力系统都有着举足轻重的作用，它主要是变换电压，以利于功率的传输。电力变压器之所以如此重要，还在于它本身的价值，它是电力设备中最为昂贵的设备，当出现了故障或者遭到一定程度的破坏，其影响范围也就会变大，破坏了系统的正常运行，带来严峻的后果。同时，在国民生产上、在经济上也会带来很大的损失。
1.110kv变压器匝间短路故障的分析内容
在对110kv电力变压器的故障检测中，主要有以下的检测项目。
1.1绕组直流电阻检测
直流电阻的检测是一项非常有效的试验项目，能直接反映绕组匝间的短路，接头接触不良，导线电阻差异，分接开关接触情况，以及绕组断股等问题。检测的环境温度为25度，记录每次的数据，如果检测数据表明，绕组直流电阻的阻值明显较少，误差超过了限定值，直流电阻的阻值减小，一般是由于匝间短路导致的。
1.2油色谱试验
在一般的情况下，检验变压器中是否有电弧放电的情况，只要通过检测变压器中的乙炔气体，氢气的体积分数进行相关检测。变压器中的固体绝缘材料受热或是经过电弧放射的影响之后，会有乙炔气体产生，氢气是因为绝缘油或是绝缘材料受到电弧影响之后产生的。对于110kv变压器发生故障前的检测数据，也就是标准数据值，与发生故障后的色谱数据进行对比分析。相关的数据规定是说乙炔的体积分数要小于5×10-6，氢气的体积分数标准值为150×10-6，如果超出此数值，可以初步判定是因为变压器内部的放电现象造成的。两种气体的超标，使得保护装置发出了保护动作信号，在对变压器进行轻瓦斯试验，试验表明动作信号准确，进一步验证了短路故障是因为变压器的内部放电导致的。
1.3介质损耗试验
测量变压器绕阻的介质损耗因素tgδ，可以用来判断变压器是否存在短路故障，对于中小型的变压器，这个方法十分有效，但是大型变压器的损耗体积较小，相对整体体积来说灵敏度很低。因为，变压器的绕阻介质损耗因素tgδ是由多个等值的电路并联而成的，绕阻的总阻值小于支路电路的tgδ值，并大于tgδ的最小值。只有在短路部分体积较大时，才容易测量出来，反映出不合格数值。在现实中，对比理论值与测量值的差异，分析大型变压器的双绕组进行介质损耗因素以及电容的变化关系，试验参照《现场绝缘实验实施导则.介质损耗因素tgδ试验》。
1.4变比试验
在变比试验中，如果双绕组变压器的绕组出现了匝间短路的故障，匝间短路的绕组直流电阻变小，比其它同类两相绕组电阻小；一次（二次）绕组匝间短路，变比会变小（变大）。在电阻值变小后，若高压线圈短路则变比值变小，若低压线圈短路则变比值变大。因此可以通过直流双臂电桥测量绕组的电阻值，与其他二相或以前记录值相比较。
1.5绕组变形试验
对变压器进行高频电压通电，其中的绕组都可以成为由曲线电阻，电容，以及电感等组成的线性双口网络，绕组发生变形的话，会造成参数的变化，以至于网络传递函数的额极值点和零点发生变化，通过使用频率分析法，可以检验变压器的绕组变形状况。对试验结果进行横向和纵向的分析，比较振幅特性差别，判断绕组产生变形与否。
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1.6变压器短路试验
通过对变压器的短路试验可以求得变压器的负载损耗Pk和短路阻抗Zk，变压器的短路阻抗是指在额定频率和参考温度下，一对绕组中、某一绕组的端子之间的等效串联阻抗Zk=Rk+jXk。由于它的值除计算之外，还要通过负载试验来确定，所以习惯上又把它称为短路电压或阻抗电压。阻抗一般使用百分比来表示[2]，即uz=（Uz/U1n）*100%。短路试验可以再任何一侧进行，但由于试验过程电流过大，可达到额定电流，而锁甲电压Uk很低，因而通常将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短路。
2.故障实例
2.1故障简述
某厂区的某一台110kv且型号确定的变压器，容量为50000kVA，接线组别是YND11，判定这台变压器是属于免维护的变压器类型。因为厂区的扩建，增加了电力负荷，变压器出现短路故障，检查之后，发现10kv避雷器以及电缆头损坏等[3]。一段时间后，主变三侧开关跳闸。
2.2故障整体分析
跳闸发生后，对变压器进行整体的检查，其外观没有异常，高低压管无明显放电迹象，且高低压管中的油位正常，呼吸器运转正常。对变压器进行油样色谱分析，事故前后的数据对比如表1所示。通过表中的数据对比分析发现，油样本中的总烃超过安全值，油料中的乙炔，氢气等其他含量也显著增加。采用三比值法来分析事故后数据，可得出结论：变压器发生放电故障。在放电事故较为严重的情况下，对绕阻也会有很大的损伤，变压器的绝缘造成难以修复的伤害，绕阻的主绝缘故障，或是纵绝缘故障，要对吊芯进行处理。
如果绕阻出现了很大的损伤，绕阻的三相直流电阻会出现误差。为了判定是否有绕阻损伤，要对绕阻的直流电阻测量，结果如表2所示。测试结果表明，三相绕阻直流电阻保持平衡，试验电压较小，不能做为判定绕阻完好的根据[4]。对变压器进行绝缘电阻以及介质损耗试验，数据均是合格，表明变压器的主绝缘无故障，但是，高低压绕阻的电容出现了比较大的变化，电容量的变化超过±5%，可以判定绕阻发生明显位移。具体如表3所示。
2.3处理方法
对发生故障的变压器进行返厂检修，将变压器进行解体检查，发现低压绕阻发生了波浪变形，并有融化的现象，需要更换绕阻零件。因为短路电流的冲击作用，高压线圈有轻度变形，绝缘片移动，高压线圈的损伤较小，可以直接修复，投入使用。铁芯钢硅片位移严重，出现振动位移，尽量更换铁芯。
3.110kv变压器匝间短路的防范以及建议
3.1严格执行相关规定
严格执行企业电力变压器的冲击损坏相关制度，加强变压器的型号选择管理，选择有良好运行实例的厂家，并且是制造产业成熟的生产厂家的产品。对于110kv的变压器要使用的产品，必须是突发短路试验合格的。
3.2加强线路的防雷措施
在110kv的变压器中，一般使用35kv的线路，在线路上加上避雷器，能有效防止雷电带来的冲击而造成的匝间短路，改善高空线路的接地线网，在导线的上部架设架空地线等方法，都可以有效的提升输电线的防雷避电能力[5]。
4.结语
总之，变压器的能否安全可靠的运行，关系到电力系统运作的连续性和稳定性。在变压器的匝间短路原因分析中，要综合使用电气试验方法，例如，绕组直流电阻检测，油色谱试验，短路故障损耗试验，变比试验，绕组变形试验等。结合试验数据来进一步的分析故障，提出相应的处理方案，减少处理故障耗费的时间，保证电力系统的安全连续的运作。
参考文献：
[1]唐崇年，靳晓飞，付文光，辛彩芬.110kV变压器匝间短路故障分析及防范措施[J].内蒙古电力技术，2013，03：114-116.
[2]陈彬.110kV变压器匝间短路故障电气试验分析[J].科技与企业，2013，21：343-344.
[3]罗菲.110kV变压器匝间短路故障电气试验[J].黑龙江科技信息，2011，22：32+127.
[4]李健，赵双兵，张红旗，胡科.110kV变压器匝间短路故障分析与处理[J].中国电业（技术版），2011，02：8-11.
论文作者:王强,郝永兵
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/12
标签：变压器论文; 绕组论文; 故障论文; 电阻论文; 数据论文; 线圈论文; 阻抗论文; 《电力设备》2017年第22期论文;