500kV套管缺陷导致变压器短路故障分析

500kV套管缺陷导致变压器短路故障分析

张浩鹏

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉831100

摘要:一直以来，变压器短路故障都是一项很重要的问题。因此在本文中分析500KV变压器短路故障原因的基础上，归纳和总结了一些变压器短路故障处理措施，并从变压器绝缘配件的绝缘性能及其测试时间要求、变压器绕组材料的选择、变压器的干燥问题等方面提出了在处理短路故障时应注意的关键点。

关键词：500KV套管缺陷；变压器；断路故障

引言

变压器作为功率传递转换装置广泛应用于500KV变电站。高压套管作为设备辅件，设计、制造与安装相对不受重视，但其存在的问题随着运行年限的增长逐渐暴露出来。2016年6月22日，某输变电工程调试送电过程中，主变缺陷导致短路故障引起差动保护动作。本文基于主变故障原因的分析、总结与讨论，对新建工程变电设备全过程管理提出借鉴性意见。

1.事故经过

2016年6月22日，某500KV变电站#2主变进行第一次冲击合闸试验，带电约3S后，主变A相分相差动保护动作跳闸，本体轻瓦斯发出报警信号。现场检查发现，主变A相本体瓦斯继电器内有气体聚集，本体油色谱分析乙炔含量为200μL/L，总烃含量349μL/L；B、C相无异常。于是初步判断A相主变内部发生电弧放电性故障。

2.现场检查及初步分析

2.1保护及故障录波信息

当日15时30分33秒，合上5011开关，对＃２主变进行空载冲击合闸并网；３ｓ后，＃２主变A套保护分相差动动作，B套保护启动未动作；４ｓ后，＃２主变Ａ相本体轻瓦斯保护动作发出信号。故障录波图如图１所示。冲击合闸过程中，#2主变Ａ、Ｂ、Ｃ相的最大励磁涌流分别是502、1136、658A，励磁涌流幅值较小；合闸后约3550ｍｓ，主变Ａ相出现差流，内部发生故障，10ｍｓ后主变分相差动保护启动，27ｍｓ后分相差动保护动作出口，70ｍｓ后主变跳闸。跳闸后，现场及时组织进行主变的相关试验工作，试验项目包括绝缘油试验和电气诊断性试验。

2.2绝缘油试验

在主变本体下部取油口（靠高压侧）取油进行试验。经分析，油中乙炔及总烃含量超标：故障后3h，乙炔含量为200μＬ/Ｌ，总烃含量349μＬ/Ｌ；故障后24hｈ，乙炔含量为56.9μＬ／Ｌ，总烃含量115.4μＬ／Ｌ，微水含量正常。油色谱数据三比值法分析特征值为102，判断故障类型为电弧放电。

2.3电气试验

现场对＃２主变进行了电气诊断性试验，项目主要有绕组连同套管的直流电阻测量、绕组连同套管的绝缘电阻测量、吸收比或极化指数的测量、铁心和夹件对地绝缘电阻测量、绕组连同套管的介损和电容量测量、频率响应法绕组变形测试。以上试验中，除绕组连同套管的直流电阻测试结果异常外，其它试验结果合格。绕组直流电阻测试结果显示Ａ－Ａｍ直流电阻初值差超标，较出厂高９．５％，而Ａｍ－Ｘ，ａ－ｘ偏差均在正常范围内，于是初步判断Ａ相高压绕组（串联绕组）损坏。

3.主变本体故障原因分析

根据故障主变的诊断性试验及套管和主变本体的返厂解体检查结果，确定主变故障原因是高压套管端部密封层单一及接线柱受力超裕度，导致端部密封失效。雨水从套管头部沿导电杆腔体进入主变内部后，沿着高压均压管及引线流到高压线圈第3道围屏（最靠近线圈表面），一部水顺着围屏外侧往下流至下端软角环（第３档至第７档均有水聚集的痕迹），另一部分沿围屏内侧向下流并在第11饼位置的挡油纸圈与围屏之间聚集（第３档至第７档均有水聚集的痕迹，如图３所示），引起故障位置高压绕组饼间绝缘失效，导致饼间短路，造成绕组损伤和围屏破损。

4.短路故障处理措施

4.1做好事前预防

引发变压器短路故障的因素有很多，也可以从事前进行预防。生产商家在进行变压器的生产时，应充分考虑其抗机械与抗短路能力，改进变压器的使用性能。企业新采购变压器设备并在投入使用前都需对其进行质量的综合试验与检测，试验的方面包括设备的性能参数、内部材质与结构等，确保变压器设备能够达到电力设备运行的要求。除此之外，预防短路还需借助有效的防范装置，例如继电保护装置等。在变压器设备运行时，如果发生了短路故障，继电保护装置能够及时切断变压器的电源，从而预防短路故障带来的一系列问题。对变压器短路故障的预防还涉及到相关检修人员的职责与技术水平。企业管理者应制定科学合理的电力设备的检测管理制度，对变压器进行定期的保养与维修。例如，相关检修人员要定期对变压器的各项零部件进行检测，确保其时刻保持干燥清洁的状态，保证其良好的耐压性以及其中某些部件的绝缘性、安全性与灵活性。同时，在变压器运行期间，要仔细检测计算变压器各运行参数；变压器的常规检修要注意其内部线圈机械强度的检查。为了提高变压器的检修效率，相关技术部门可组织检修人员进行培训与考核，提升检修人员的专业技能水平。

4.2检查短路事故后变压器部件

变压器在发生短路故障后，相关检修人员应对变压器损坏的部件进行仔细检查，查出其发生故障的原因并认真分析，及时找到相应的解决措施。在根据变压器的内部结构、电流情况进行深入分析，对变压器各零部件情况进行仔细检查。变压的短路故障主要表现在绕组的变形，因此，在变压器发生短路故障后，对于严重变形的绕组要进行及时更换，掌握先进的处理技术，增强变压器设备抗短路的能力。变压器设备的检修处理要求检修人员具有良好的专业技能，因此企业应重视检修人员的培训，提高其专业技能水平。同时，企业还应对检修人员进行合理、科学的管理，严格落实设备检修的各项制度与规范，严格控制变压器的运行与状态，避免因超期、超负荷运行导致短路事故的发生。

4.3观察变压器短路故障处理后零部件的状况

在变压器短路故障处理中，变压器的短路故障排除并不代表故障已经处理完全，后期对变压器设备各项相关环节的观察与检修也非常重要。首先，在变压器投入使用前，要对其进行热油循环处理。其次，在投入使用后，还要对其周围的电网线路、电流情况和相关配件进行持续检测，保证其正常运行。最后，在对变压器进行维修时，要避免出现变压器及其变压器绕组、高低压线圈、铁芯以及引出线等部件受潮，否则将会引发内部连电、漏电的问题，损坏变压器自身的部件。严重时还会导致整个电力网系统短路，使其不能安全、可靠运行。变压器短路故障排除后，相关检修人员要对变压器进行仔细认真的后期观察。例如，观察各项部件，看其是否存在异常并及时排除；同时，还要聆听变压器运行的声音，如果部分配件无法承受较大的电流且电流传输速度快，则会导致运行声音不正常甚至出现异常噪音的情况，这就说明变压器仍存在问题，此时就要求相关的检修人员加强对变压器的监测，必要时切断其电源。除此之外，无论何时都要保持变压器的干燥。

5.结束语

变压器在电力系统中是极为重要的一部分。变压器发生短路故障时，不仅会对其各项部件造成损坏，还会严重影响整个电力系统的供电，使变压器的短路故障处理变得十分重要。因此，应注意对变压器进行事前预防、事中控制、事后解决三个阶段的处理，及时总结经验，避免类似问题的发生。

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