突发短路故障的缺陷分析

     0　引　言
    近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。

     1　分析项目
     1.1　变压器油中溶解气体色谱分析
    用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感，但需要仪器精度高，仅适于在试验室进行，故比较费时。实践中，多数情况下对缺陷的初步定性要依靠它，综合分析也要结合色谱分析结果进行，而且该方法能判断出很多别的试验无法发现的缺陷，例如中兴庄变电站35kV原#1变压器突发事故后，无载分接开关处放电，但直阻试验反映不出来，只有色谱分析才能发现。
    1.2　绝缘电阻试验
    变压器各绕组、铁心、夹铁、外壳相互之间的绝缘电阻是否正常，是常用的简易检查项目。如老君堂变电站220kV原#1变压器事故掉闸后首先进行绝缘电阻试验，很快发现三侧绕组和铁心对地的绝缘电阻几乎为0，马上就判断为纵绝缘击穿且铁心烧损，与吊罩检查结果相符；又如下面述及的110kV林河变电站#2变压器，也是借助绝缘电阻试验确定了缺陷位置。
    1.3　绕组直阻试验
    直阻试验检查导电回路中分接开关接触是否良好、引线接头焊接或接触是否良好、绕组是否断股、匝间有无短路等缺陷，可配合多种试验共同确定缺陷，被1997年的部颁预试规程确定为变压器最重要的电气试验项目。由于电网短路容量越来越大，短路事故在直阻方面的反映往往很明显。如北土城变电站110kV原#2变压器事故后，通过绕组变形试验发现低压绕组异常，但绝缘电阻正常，色谱分析结果表明发生了涉及绝缘部位的放电，最后依靠低压三相直阻不平衡的试验结果分析出：低压绕组明显变形且绕组严重受损，须进行大修。大修时发现几乎所有的绕组都已经扭曲变形，内部结构严重损坏。
    1.4　绕组变形试验
    它是通过各线圈在高频下的响应特性来判断其结构和周围状况是否发生明显变化的新型试验项目。如220kV怀柔变电站#1变压器1997年3月发生套管爆炸事故，由于不知线圈内部状况，不能决定是否更换线圈，后根据绕组变形试验结果正常的结论确定不再更换线圈。在大短路容量的电网中近年变压器发生出口短路事故比率较高(例如华北电网1998年的4起变压器事故中3起源于短路冲击)，而绕组变形是其中常见的严重缺陷，所以该项目是现场决定变压器是否投运的主要依据，有其它试验项目不可替代的作用。220kV老君堂变电站原#2变压器短路事故后所有电气和色谱试验均正常，但绕组变形试验表明绕组已经变形并在大修时被确认。该项试验在北京供电局已经开展4年，共进行229台次，其中事故后试验46台次，发现缺陷10起，没有一起判断错误的情况。
    近3年来，共进行了40余次事故抢修，依照上述“四项分析”分析无一误判。可见，这套分析方法比较适于现场，但必须强调：“四项分析”要综合起来使用，方能得出正确的结论。

    2　应用分析
                  　 
   油色谱分析表明：总烃含量急剧增加，CO、CO2增加较少，结论为变压器内部存在突发性的裸金属部位的放电。电气试验分析表明：绕组直流电阻试验正常；绕组变形试验发现低压绕组略有疑点；绝缘电阻试验发现低压绕组对高压绕组、铁心及地的绝缘仅有25　MΩ。进行分解试验以查找缺陷位置：高压绕组对低压绕组、铁心以及地绝缘电阻正常；铁心对高、低压绕组及地绝缘电阻正常。判断结果是：低压绕组非线圈部位对地部位的绝缘有问题。
    综合分析：变压器内部发生突发性的裸金属部位放电，但绕组变形、直流电阻试验又未发现明显缺陷，故线圈本身有缺陷的可能性很小；低压绕组有微弱的变形，对地绝缘只有25MΩ，故低压绕组接近变压器箱体的部位(尤其是出线处——即低压绕组对地部位)因短路冲击而放电的可能性最大；低压绕组出线处的手孔可以打开，故可方便地在现场检查。
    变压器内部检查发现：低压内部引线铜排的多个木夹板中，有两处没有包扎铜排的辅助绝缘，其中低压引线上部木夹件处铜排有相间短路放电痕迹，木夹件表面烧黑，引发相邻部位铜排相间发生油间隙电弧放电。变压器内部散落放电后的铜渣少许，油中炭素较多，线圈上部垫块多处松动。证明试验对于故障部位的判断基本正确，该变压器现场处理后投入运行。