110kV变压器绕组变形故障的处理

110kV变压器绕组变形故障的处理

杨兴基

特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100

摘 要：变压器在实际运行过程中经常会出现绕组变形故障，只有对这些故障做出有效的处理才能保证变压器的正常运行。鉴于此，本文以一台110KV变压器为例进行试验分析，通过对各项数据的详细分析发现绕组故障变形位置和变形程度，从而为变压器的维修工作提供更加精准的数据支持，更好地避免相关故障以及安全事故的发生。

关键词：110kV；变压器；绕组变形；故障处理

引 言

在变压器实际运行过程中，绕组变形故障是比较常见的一种故障，经相关实验研究表明，当变压器发生绕组变形故障之后，通过油中溶解气体分析试验和高压绝缘试验都无法很好地检测出来，所以存在一定程度的潜在故障，长此以往会对变压器设备造成不可估量的损伤。采取低电压短路阻抗法和频率响应曲线法共同作用方式对设备进行预防性同步试验分析，不断收集和完善变压器绕组变形状态信息，这样可以很好地判断变压器是否发生了变形故障。当变压器受到短路电流冲击之后，工作人员应该对电容量具体变化状况进行核对，并配合频响试验和短路阻抗试验各项数据，分析变压器是否发生了变形故障以及具体变形程度，从而排除一些试验项目误判断，进一步为试验结论提供更加可靠的数据支撑，更好地宝成整个电网的安全稳定运行。

1 试验情况

1.1 变压器基本参数

本次试验选用了型号为SSZ10-63000/110的变压器作为研究对象，该变压器的绕组额定电压和分接范围为110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/11kV，额定容量为：63000/63000/63000kVA，联结组别为YNyn0d11，冷却方式采用的自然油循环风冷（ONAF），该设备生产与2004年的11月份。根据以往的运行记录可以看出，该设备在以往运行过程中并没有发生过短路电流冲击故障，运行状况一直都较为良好。

1.2 绝缘油色谱分析

经过多次绝缘油色谱试验分析都没有发现溶解气体含量有明显的增长，下

图为三绕组变压器等值电容电路图。

图1 三绕组变压器等值电容电路图

1.3 电气试验分析

1.3.1 绝缘测试和绕组直流电阻测试

绝缘试验主要包括高、中、低压绕组连同套管的绝缘电阻测试，夹件和铁芯对地绝缘电阻测试，结果显示均符合规程相关要求。直流电阻测试中高、中、低压绕组直流电阻无论与出厂值、上次试验值纵向比较还是三相横向比较，都没有出现非常明显的变化，满足规程要求。

1.3.2 绕组电容量测试

三绕组变压器绕组电容等效电路图如图1所示。C1、C2、C3为高、中、低压绕组对地电容；C12为高压对中压绕组间电容；C23为中压、对低压绕组间电容。

从图2可以看出，高压绕组各频段相关性基本良好，谐振峰值位置和大小基本没有明显变化。从图3可以看出，中压绕组低频段相关性基本良好，谐振峰值位置和大小基本没有明显变化，但在中、高频段相关性较差，三相横比图

谱重合性较差。

图2高压绕组频率响应特征曲线

图3中压绕组频率响应特征曲线

1.4 试验分析结论

因为中压侧绕组出现了较为明显的变形，各级绕组相对电容分布都发生了一定程度的改变，所以造成低压和中压绕组，中压和高压绕组现象的发生，进一步导致对地电容量发生了很大的改变，影响了电容分布状况。与工厂测试和最后一次循环测试相比，绕组的单个电容变化很大，这就说明绕组本身的紧密度、结构位置以及电容分布都发生了一定的变化，但不会对变压器绕组的绝缘性能造成很大的影响。从频率响应法测得的频谱可以看出，中频带（100-600khz）中压和低压绕组内波峰或波谷的位置变化很大，这通常表明绕组扭曲和凸起。在短路阻抗测试中，高压到中压，中压到低压的短路电抗和三相短路阻抗的变化率都超过了极限，并且短路电抗超过了极限。最负的，额定的和正的块彼此接近，这表明中压绕组已经变形，并且绕组的变形是相似的。总之，初步判断主变压器的中压绕组和低压绕组明显变形，变压器应及时返厂进行维修。

2 绕组匝间烧坏的原因分析和预防处理措施

绕组匝间烧坏是绕组某一相或相邻两相绕组中一个槽或相邻几个槽内的线圈烧坏，根据故障原因可分为接地匝间，相穿匝间和绕组内部匝间三种情况。接地匝间是电机运行过程中因绝缘击穿，绕组接地部位短路，而造成的绕组烧坏；相穿匝间是绕组两相之间绝缘击穿，击穿部位线圈短路，而造成的绕组匝间烧坏；绕组内部匝间是绕组一相中同一槽或相邻槽的线圈端部绕组，因损伤短路而造成的匝间。因匝间烧坏的电机绕组，损伤部位大多集中在一处，一般损伤范围不会太大。

接地匝间基本都发生在定子槽口或槽背部位，绕组嵌线整形绑扎过程中，槽满率过高，槽口或槽背绝缘容易受到损伤。定子压装过程中，槽背容易受到损伤，转子填装过程中，槽口容易受到磕碰，出厂测试时，由于绕组损伤程度较轻，问题没能显现出来。电机使用运转过程中，绝缘薄弱部位因受潮或脏污，绕组绝缘受到负载电流的反复冲击，随着绕组温度的升高，绝缘性能逐渐降低，绝缘薄弱部位泄漏电流逐渐增大，当达到泄露电流极限时，绝缘击穿，击穿部位线圈因接地短路，造成绕组匝间烧坏，电机停转。相穿匝间发生在电机绕组端部相邻两相之间，由于定子转运或压装过程中端部磕碰损伤，致使绕组两相之间和绕组本身的绝缘受损，电机运转一段时间后绝缘击穿，击穿部位发生相间短路，造成绕组匝间烧坏。绕组内部匝间，是绕组同一相中同一槽或相邻槽的绕组各匝线圈之间的绝缘因损伤，而造成的匝间故障，绕组内部匝间大部分发生在绕组端部，压装过程中的磕碰划伤，金属异物掉落在绕组线圈上，内部焊头虚接，造成焊接处温度升高，均容易导致绕组内部出现匝间。

绕组匝间故障大部分属电机质量原因造成，定子制造和转运过程中绕组绝缘受到不同程度的损伤，降低了某一部分的绝缘性能，出厂检测过程中，由于绝缘损伤不是太严重而没能检测出来，使用过程中由于负载电流的反复冲击和运行环境中湿度和温度的增加，匝间绝缘薄弱部位绝缘击穿，短路，造成绕组烧坏。

3 绕组烧坏的故障处理

绕组烧坏的电机需要更换定子绕组，同时检查轴承的运转完好情况。绕组按原数据更换完成后，按出厂检测项目进行测试，确认各项性能指标是否符合使用要求，对存在质量隐患的定子绕组，需找出故障原因，进行修理，直到各项性能指标合格，才可使用运行，避免存在匝间故障隐患的绕组使用。电机运转过程中，控制系统的各项保护措施应齐全，参数设置合理，动作及时灵敏，通过热保护和电机运转时的振动和噪音检测，对轴承磨损情况进行判定，磨损严重的轴承及时更换，避免因轴承磨损，造成转子扫膛，而引起过载，烧坏绕组。

结束语

总而言之，保证变压器运行控制线路监测保护系统健全，参数设置合理有效，电机运行过程中出现过电流或缺相的情况能够及时停机，避免绕组因过电流和缺相运行而造成绕组烧坏。

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