110 kV变压器绕组变形故障的处理

110 kV变压器绕组变形故障的处理

蒋建军 朱占文 商志强 张国祥 刘杰

国网新疆电力有限公司和田供电公司 新疆和田 848000

摘要：变压器绕组变形的潜在故障，确定绕组变形的严重程度和位置，为变压器的检修提供依据，总结避免事故发生的方法和经验。在对某110kV变压器进行预防性例行试验时，发现此变压器绕组电容量与交接值、上次试验值相比较存在较大变化，超过规程规定的标准值。

关键词：变压器；绕组变形；数据分析

引言

在对一台110kV变压器例行试验时发现频率响应法、低电压短路阻抗法和绕组电容量测试试验数据异常，通过试验数据分析，发现绕组变形的潜在故障，确定绕组变形的严重程度和变形位置，为变压器的检修提供准确依据，避免了事故的方法和经验。

1试验情况

1.1变压器基本参数

主变型号为SSZ10-63000/110，额定容量为63000/63000/63000kVA，绕组额定电压和分接范围为110±8×1.25％/38.5±2×2.5％/11kV，联结组别为YNyn0d11，冷却方式为自然油循环风冷（ONAF），出厂日期为2004年11月。根据运行记录，该变压器投运以来未经历短路电流冲击，历次预防性试验数据正常，运行状况良好。

1.2绝缘油色谱分析

在历次对该台变压器例行油色谱试验分析中，均未发现油中溶解气体含量有增长趋势，特征气体组分正常。

1.3电气试验分析

（1）绝缘测试和绕组直流电阻测试。绝缘试验主要是铁心、夹件对地绝缘电阻测试，高压绕组、中压绕组、低压绕组连同套管绝缘电阻测试，试验结果均符合规程要求。高压绕组、中压绕组、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，均无明显变化，满足规程要求。（2）绕组电容量测试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。通过5次试验接线测得的数据分别为高对中、低及地Cx1，中对高、低及地Cx2，低对高、中及地Cx3，高、中、低对地Cx4，高、中对低及地Cx5。对该台变压器进行高压对中压、低压及地，中压对高压、低压及地，低压对高压、中压及地，高压、中压、低压对地，高压、中压对低压及地绕组电容量测试，为了更准确地利用变压器绕组电容量变化判断变压器绕组变形程度，利用测试结果列方程式求解单一电容量高压对地、中压对地、低压对地、高压对中压、中压对低压分析判断，其中，中压绕组与低压绕组之间的电容量增加了31.12％，变化率最大；高压绕组与中压绕组之间电容量也增加了4.63％；低压绕组对地的电容量增加8.43％，说明了中压绕组在电动力的作用下向铁心收缩，导致中压绕组与低压绕组间的距离大幅度减小，高压绕组、中压绕组之间的距离小幅增大。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。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。低压绕组在各频段尤其是中高频段相关性差，波形重合性也差。此外，中压绕组在中频段相关系数R12，R23均小于0.6，判断中压绕组发生明显变形；低压绕组在中频段相关系数R12，R23均小于1.0，判断低压绕组发生轻度变形。可以基本确认该变压器中压、低压绕组存在绕组变形。（4）低电压短路阻抗测试。由表4~5可以看出，试验数据与铭牌值或初始值相比，或三相互比，发现该主变低电压短路阻抗测试数据发生了明显变化。在短路阻抗试验中，高压对中压、中压对低压的短路电抗及三相短路阻抗的变化率都已超标，并且最负档、额定档、最正档的短路阻抗及短路电抗的偏差量都很接近，这表明中压绕组均已发生了变形，且绕组变形状况相似。综上所述，初步判断该主变中压绕组、低压绕组明显变形，该变压器应立即返厂检修。

2试验分析结论

由于中压侧绕组发生了明显变形，改变了各级绕组相对电容分布，造成中压与低压绕组，高压与中压绕组，低压绕组对地的电容量出现了很大变化，给电容分布造成了一定影响。绕组单一电容量与出厂试验和上周期试验相比变化量很大，表明绕组本身松紧程度发生改变，结构性位置发生偏移，导致电容分布发生变化，但并未影响变压器绕组的绝缘性能。从频率响应法测得图谱可以看出中压、低压绕组在中频段（100～600kHz）内波峰或波谷位置发生明显变化，通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变形现象。可以基本确认该变压器中压、低压绕组存在变形。变压器短路阻抗及其电感分量与绕组几何尺寸及相对位置有关，通过检测变压器阻抗的变化即可分析绕组状况。在短路阻抗试验中，高压对中压、中压对低压的短路电抗及三相短路阻抗的变化率都已超标，并且最负挡、额定挡、最正挡的短路阻抗及短路电抗的偏差量都很接近，这表明中压绕组均已发生了变形，且绕组变形状况相似。综上所述，初步判断该主变中压绕组、低压绕组明显变形，该变压器应立即返厂检修。

3解体检查及处理措施

3.1解体检查情况

2014年12月4日，1号主变返厂，现场进行了解体分析，具体情况如下。吊罩后检查发现绝缘垫块有脱落和移位现象。拆除上铁轭及铁芯，拔出高压调压线圈及高压侧A、B、C相绕组无明显变形。中压A相幅向严重变形。低压A相有一定辐向内凹变形。中压B相幅向也严重变形，中压B相与低压B相由于变形粘连无法分开整体吊下。中压C相辐向明显变形，中压C相与低压C相可分离开。

3.2处理措施

更换该台变压器高压、中压、低及调压线圈。高压及调压线圈采用组合导线，中压、低压线圈采用半硬铜自黏性换位导线，所用导线屈服强度不小于150N/mm2。调压线圈、中、低压绕组均带硬纸筒，撑条数在原20档基础上增加辅助撑条，变为40挡。器身采用套装结构，所有线圈均按照5MPa进行压紧。所有线圈均加装外撑条，油道垫块采用T4高密度纸板，副压板由40mm改为50mm，以加强绕组轴向压紧水平，提高垫块等绝缘件的机械强度，强化绕组换位处的绝缘强度。

结语

绕组变形是变压器运行中的一大隐患，运行经验表明，变压器绕组发生变形后，高压绝缘试验和油中溶解气体分析试验都难以发现，会形成潜伏性故障，对设备长期安全运行构成威胁。因此，应将频率响应曲线法和低电压短路阻抗法与设备预防性试验同步进行，逐步完善和收集变压器绕组变形状态信息，便于以后判断变压器有无变形。应在变压器受到短路电流冲击后核对各部电容量变化，配合短路阻抗试验、频响试验等数据，综合判断变压器绕组是否发生变形及绕组变形程度，可排除某些试验项目的误判断，为试验结论提供可靠的数据支撑。对发现试验数据异常的应全面分析，综合判断变压器内部有无绕组变形、绝缘损伤等故障，最终给出准确变压器检修策略，以确保电网安全稳定运行。

参考文献

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