测量变压比判别变压器绕组故障的不确定性.pdf

2 0 1 5年 8月 第 4 3卷 第 4期 ( 总第 2 3 9期 ) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Aug 2 01 5 Vo 1 4 3 No 4 ( S e r No 2 3 9 ) 测量变压 比判别变压器绕组故障的不确定性 Un c e r t a i n t y o f Tr a n s f o r me r W i n d i n g F a u l t s J u d g i n g b y M e a s u r i n g Tr a n s f o r me r Ra t i o 杨俊海 ， 马 记 ， 周 航。 ， 李铁 滨 ( 1 国网通化供 电公 司， 吉林 通化 1 3 4 0 0 0 ； 2 国网吉林供 电公 司， 吉林 吉林 1 3 2 0 0 1 ； 3 国网长春供 电公司， 长春 1 3 0 0 2 1 ； 4 国网吉林省电力有限公司培训 中心 ， 长春 1 3 0 0 6 2 ) 摘要 ： 以 4个变压器故障典型 案例 为例 ， 对 变压器绕组 故障的检测 、 分析及 判定做 了详 细介绍 ， 比较 了不 同检测 方法( 如油色谱试验 、 绕组 直流电阻、 主绝缘等) 发 现和认定变压器绕组 故障的差异 ， 指出变压 比测量对绕组 故障判 定有不确定性 ， 提 出将变压器单相空载试验作为诊断变压器绕组故障 的主要 试验项 目。 关键词 ： 变压器 ； 绕组 ； 匝间短路 ； 变 压比； 空载试验 中图分类号 ： T M4 0 6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 5 1 0 3 变压器主保护动作跳 闸后 ， 检查变压器是否存 在绕组故障至关重要 。高电压试验方法和相关标准 把变 压器 变压 比测 量作 为检测 变压器 是否 存在 绕组 故障的主要试验项 目， 通过 4个变压器绕组故障典 型案例， 证明受变压器绕组 故障位置、 绕组损坏部 位、 绕组损坏程度、 绕组结线形式、 变压 比测试仪器 工作原理等影响， 变压 比测量对绕组故障判定有一 定的不确定性 ， 甚至误判断。 1 变压器故障案例 1 1 案例 1 一 台型 号 为 J S OJ Z 一 1 8 0 0 0 6 0变 压 器运 行 中重 瓦斯保护动作跳闸， 通过油色谱试验( 数据见表 1 ) ， 根据表 中各气体组分 ， 得出改良三比值编码为 1 ， 0 ， 2 ， 结合大卫三角形法，诊断为低能放 电， 推测变压 器绕组故障。变压器变压比、 绕组直流电阻、 主绝缘 等项 目试 验 的各项 试验 数据 均未 见异 常 。做 变 压器 单相空载试验 ( 数据见表 2 ) ， 发现 AB绕组加压损 耗极小， B C、 C A绕组加压时功率表超量程 ， 以功率 表 满量 程读 取 电流 、 电压值 。 正 常变压 器短 磁路 空载 损耗 比基本相 同， 偏差一般不大于 2 ， 长、 短磁路 空载损耗 比为 1 3 0 1 4 5 ， 折算至相 同试 验 电压 下 ， 本 台变 压 器 短磁 路 损 耗 比 1 1 9 ， 长 短 磁 路 损 耗 比 C A AB损耗 比为 1 2 0 ， C A B C损耗 比为 1 0 1 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 4 1 0 作者简介 ： 杨俊 海( 1 9 7 5 ) ， 男， 工程 师， 从事 电力生产技术 工作 。 因此 本 台变 压 器短 磁 路 损耗 、 长 短 磁路 损 耗 比超 出 变压器正常磁路损耗 比变化范 围， 变压器 C相绕组 短路后测得的损耗最小 ， 为正常空载试验损耗值 ， 判 定变压器一次绕组 c相股间短路 。 表 1 案例 1变压器故障后油色谱检测数据 I L 表 2案例 1变压器单相空载试验数据 通 过 变 压器 解 体 检 查 ， 发 现 变 压器 一 次 绕 组 C 相外层调压绕组中下部段间放 电， 其 中一段绕组外 层 2股并绕组导线烧熔焊接在一起 。推测变压器故 障过程为： 变压器一次绕组 c相 中下部段间绝缘击 穿放 电， 至少有 1 8匝绕组短路 ， 变压器瓦斯保护动 作跳 闸故 障被切除， 变压器一次绕组段间绝缘油隙 较大 ， c相绕组段间绝缘得到恢复， 但一次绕组段 间 电弧放电导致并绕 的股线间绝缘破坏 ， 有 2股并绕 5 1 2 0 1 5年 8月 第 4 3卷 第 4期( 总第 2 3 9 期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Aug。 2 01 5 Vo 1 4 3 No 4 ( S e r No 2 3 9 ) 组线被烧熔焊接在一起 ， 故障表象为变压器 C相一 次绕组股间短路 ， 变压器变压比、 绕组直流电阻试验 数据无异常。 变压器一次绕组多股并绕， 为了平衡各 股绕组电势， 并绕的绕组要进行完整的换位 。 变压器 C相一次绕组股间短路打破了一次绕组各股电势平 衡关系， 出现短路环流， 导致故障相空载损耗大幅度 增加 ， 变压器单相空载试验短磁路、 长短磁路损耗比 失去了正常比例关系。 1 2 案 例 2 一 台型 号 为 S Z 9 一 M2 3 1 5 0 0 6 6变 压器 ， 新设 备 安装后投运 冲击试验 ， 第 1次充 电 6 rai n后差动保 护动作跳闸。 检查保护、 设备绝缘、 油色谱无异常。 第 2次充 电重瓦斯保护动作跳闸， 气体继 电器 内气体 集结 ( 数据见表 3 ) ； 变压器绕组直流电阻数据异常 ( 见表 4 ) ； 变压比试验数据未见异常( 见表 5 ) ； 变压 器单相空载试验数据见表 6 ， 短磁路损耗比 1 0 2 ， 长 短 磁路 损耗 比 C A AB损耗 比为 0 1 8 ， C A B C损耗 比为 0 1 8 ， 不符合正常变压器数值 ， 绕组 b相短路 损耗最小 ， 依据单相空载试验数据及绕组直流 电阻 数 据 判定 变 压器 一 次绕 组 B相 6股并 绕 ， 绕组 线 断 2 股并存在股间短路 。 保护动作跳闸后 ， 绕组段间绝 缘恢复， B相绕组仍有 4股正常连接 ， 变压器变压 比 测 量未 见数 据异 常 。 表 3案 例 2变 压 器 气 体 继 电 器 内 集 结 气体 检 测 数 据 L L 表 4 案例 2变压器一次绕组直流电阻测试数 据mQ 冲击 力为 5 GN。推 测变 压器故 障过程 为 ： 变压 器运 输受到 冲击， 一次绕组 B相股间绝缘损坏 ， 安装后 第 1次冲击合 闸试验时一次绕组 B相绕组股 间绝 缘 损 坏 部 分 短 路 发 热 ， 导 致 放 电 5段 绕 组 9 O匝短 路 ， 差动保护动作跳闸， 绕组股间金属性短路 。第 2 次冲击合 闸， 股间短路瞬间发展成段间短路放电， 瓦 斯 保 护动作跳 闸。 变压 器两次 段 ( 股 ) 间短路 ， 烧断 故 障位置一次 2股并绕导线 ， 并使另外 2股并绕组线 金 属 性 短路 。故 障 切 除后 ， 变 压器 段 间绝 缘 得 到恢 复， 表象为一次绕组 B相 6股并绕导线断 2股 ， 短路 2股。绕组直流电阻 、 单相空载试验参数发生变化 ， 但由于 B相绕组仍有 4股导线连接 ， 变压 比试验数 据 无 异常 。 1 3 案例 3 一 台型号为 S Z 9 一 MZ 一 3 1 5 0 0 6 6变压器 ， 负荷 由 3 3 8 增加 到 7 7 6 ， 运行 1 5 rai n重瓦斯保护动 作跳闸。 故障后做变压器试验 ， 油色谱检测数据异常 ( 见表 7 ) ， 改 良三比值为 1 ， 0 ， 2 ， 结合大卫三角形法 诊断为低能放电； 变压器二次绕组绝缘击穿； 绕组直 流 电阻二 次 b相 增 大 至 a 、 c相 的 2 5倍 ( 数 据见 表 8 ) ； 变 压 比测 量 ( 数据 见 表 9 ) B c 与 初 值 变化 较 大 ， 偏差0 9 5 ， U b 、 c 与初值基本相同； 单相 空载 试验 ( 数据见 表 1 0 ) ， 短磁路 损耗 比 1 0 0 0 ， 长短磁路损耗 比均为 0 6 8 5 ， 长短磁路损耗 比超 出 正常变压器数值 ， 短路绕组 b相损耗最小 ， 判断变压 器绕组故障在 b相 。依据单相空载试验数据及绕组 直流 电阻数据， 判定变压器二次绕组 b相 2 4股断 1 4股 ， 断股率 6 1 ， 绕组匝( 股) 间短路， 短路位置位 于 b相 绕组端 部 。 表 6 案例 2 变压器单相空载试验数据 表 5 案例 2变压器变压比测试数据 表 7 案例 3 变压器气体继 电器 内集结气体检测数据 变压器解体检查 ， 变压器一次绕组 B相内层绕 组 中部 4 3 4 7段 间放 电， 4 5段绕组 内层 2股被放 电电弧烧断， 2股被电弧烧熔短路 。经 了解， 变压器 在运输途 中车辆曾滑人路边沟， 冲击记录仪记 录的 5 2 L L 2 0 1 5年 8月 第 4 3卷 第 4期 ( 总第 2 3 9期 ) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r A u g 2 01 5 Vo 1 4 3 No 4 ( S e r No 2 3 9 ) 变压器解体检查 ， 验证了变压器二次绕组 b相 上端第 2至 4匝间短路 ， 1 5股并绕股线熔断， 残存 股线 绝 缘层被 破坏 短路 。 袭 8 案例 3变压器二次绕组相电阻数据 m12 表 1 0案例 3 变压器 单相 空载试验数据 1 4 案例 4 一 台型 号为 S C B 9 5 0 1 0变压 器运 行 中熔 断器 熔 断。故 障后做试验， 发现变压器绕组一次 c相相 直流电阻减小 2 9 ； 做单相空载试验， a 、 b柱磁路通 道 ， 试 验 电压 1 0 0 V 时 ， 空载 电流 、 空载损 耗很 小 ； a 、 c柱磁路通道试验电压只能加到 3 V， 空载电流、 损 耗 已超出仪表测量范 围( 数据见表 1 1 ) 。测量变压 比， 测 量仪 器保 护跳 闸 ， 无 法测 出数值 。依 据单 相空 载试验数据及绕组直流电阻数据， 判定变压器一次 绕组 C相 2 9 的绕组 匝间短路 。 袭 1 1 案例 4变压器单相空载试验数据 2 变 压 比在判 断变压 器绕组 故 障 中呈不 确 定性 的原 因 a 高电压大容量变压器绕组为多股线并绕 ， 一 次绕组 以段 ( 饼 ) 结构联 接 。绕组 匝 间电压 差最 大位 置位于绕组段的端部。变压器匝间短路主体为段间 端 部短 路 。 b 变压器绕组的段 间有较大油隙， 变压器发生 段( 匝) 间短路后 ， 快速保护动作切除故障， 油隙绝缘 得到恢复， 段 ( 匝) 间短路表象多能消除。 C 变压器段( 匝) 间短路的能量较 大， 绕组股 间 绝缘 受 到破坏 ， 并 绕股 线被 电弧烧 熔焊 接在 一起 ， 形 成绕组股间短路故障。变压 比试验不能检测出变压 器股 间短路故障。试验人员检查变压器绕组重点需 要诊断的是变压器是否存在股间短路 。 如案例 1 ， 故 障变压器变压 比试验数据无异常， 甚至绕组直流 电 阻参数也无异常， 但并不能证明变压器绕组无异常。 d 变压器发生段 ( 匝) 间短路 ， 部分并绕组线熔 断 ， 绕组直流电阻参数发生变化， 变压比测量仍无异 常。如案例 2 ， 对此类故障后的变压 比测量不能为变 压器是否发生段 ( 匝) 间短路故障诊断提供数据 支 持 。 e 变压器绕组绝大多数为星角结线， 不能直接 获取 二次相 电压 。变 压 比测试 仪器 测量 程序 为一 次 AB c、 B C A、 c A B三 次加压 ， 分别 测量 二 次 a b 、 b e 、 c a线 电压及一、 二次 电压间 向量角 ， 以此计 算变压比， 确定结线组别 。 中小容量变压器二次绕组 多为连续式绕制， 匝间短路故障多在少数几匝间发 生。 变压器二次绕组少量匝间短路 ， 受变压比测量仪 器工作程序影响， 不能准确反应短路匝绕组对应 的 变压 比变化， 如案例 3 ， 测量仪器一次 B C A加压 ， 即二次存在短路匝的 b相与 c a相加压 ， 测得 B C b c 变压 比偏 差 0 9 5 ， 变 压 比增 大 ， 表 征 二 次绕 组 匝 数减少， 与变压器解体检测结果相符 ， 但同含有 b相 绕组的 AB a b变压比则无异常， 测量后仪器计算结 果 并 不能真 实反 应变 压 比异常 。 f 变压 器 绕 组 ， 特 别 是 一 次绕 组 存 在 匝 间短 路 故障 ， 变压 比测量要对短路匝提供短路试验容