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1、電力變壓器匝間短路故障分析及診斷王永慧楊致星潞安太陽能科技有限責任公司山西長治046011，山西漳山發(fā)電有限責任公司山西長治046021摘要：變壓器在電力系統(tǒng)中地位十分重要，必須最大限度地防止變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長期運行，故障和事故不可能完全避免。本文著重以一次鐵路供電變壓器事故為例，這次事故主要是由匝間短路故障引起的，從而對變壓器匝間短路故障進行分析和處理。最后提出維護變壓器正常運行的措施。關鍵詞：變壓器匝間短路故障中圖分類號：U226.8+1文獻標識碼：A文章編號：1電力變壓器事故的經過2010年4月8日某電力設備檢修。檢修完畢，送電時
2、，變壓器C相保險燒毀。更換了五六根保險也不行，后又更換避雷器還是送不上電。然后用儀器測試變壓器，測得變壓器高壓側B相和C相匝間阻值不夠。最終更換了變壓器。2電力變壓器事故的原因在英國人A.C.夫蘭克林和D.P.夫蘭克林編著的《變壓器全書》中敘述:“對一個時期以來近代變壓器所發(fā)生的擊穿事故所作的研究確實證明,變壓器損壞總量的70%～80%最終歸于匝間短路。出故障的變壓器是揚州三力變壓器廠生產的S7-50/10，出廠日期是1996年7月。下面是使用期間測得的負荷數(shù)據(jù)表：負荷時間ABC2007年1月17日32.429.638.72007年4月26日42.739.
3、648.52007年7月26日42.473.247.62008年4月10日9.112.68.72008年7月22日21.628.436.32009年1月22日9.410.67.42009年4月7日9.812.315.42009年7月6日14.93.434.22010年1月21日14.212.327.2從上面的表中我們可以看出變壓器出現(xiàn)故障的其中的一個原因就是C相長期過負荷。下面分析一下變壓器故障的具體原因。2.1過負荷1．配電變壓器三相負載分配不均，導致三相電流不對稱、阻抗壓降不對稱、低壓三相電壓不平衡，這對用電設備是不利的。對于Y/Y0-12接線的變壓器
4、，零線將出現(xiàn)零序電流，而零序電流引起的零序磁通在繞組中感應出零序電勢使中性點位移。其中電流大的一相過負荷，使繞組絕緣損壞，而小的一相則達不到額定-1-值，也影響了變壓器的出力。2．當變壓器低壓側發(fā)生接地、相間短路時，將產生一個高于額定電流20～30倍的短路電流；此時高壓側要保持主磁通不變，必然要產生一個很大的電流抵消低壓側短路電流的去磁作用，此時線圈內部將產生很大的機械應力，導致線圈壓縮，短路故障解除后應力也隨著消失。線圈重復受到機械應力作用后，絕緣襯墊和墊板等就會松動脫落，鐵芯夾板螺絲也會松弛，高壓線圈會畸變或崩裂，另外也會產生高出允許溫升幾倍的溫度將變
5、壓器燒毀。2.2繞組絕緣受潮繞組絕緣受潮主要因為絕緣油質不佳或油面降低導致，主要有以下幾種原因：1．配電變壓器在未投入前，處于潮濕場所或多雨地區(qū)，濕度過高，潮汽侵入使絕緣受潮。2．在儲存、運輸、運行過程中維護不當，水分、雜質或其他油污混入變壓器油中，使絕緣強度大幅降低。3．制造過程中，繞組內層浸漆不透，干燥不徹底，繞組引線接頭焊接不良等絕緣不完整導致匝間、層間短路。在達到或接近使用年限時，絕緣自然枯焦變黑，絕緣特性下降，是老舊變壓器故障的主要原因。4．某些年久失修的老變壓器，因各種原因致使油面降低，絕緣油與空氣大面積、長時間接觸，空氣中水分大量進入絕緣油，
6、降低絕緣強度。2.3變壓器中的雜質變壓器內部的雜質包括水分、氣體和固體雜質，在這里主要是固體雜質對變壓器絕緣的影響。固體雜質也可以稱為異物，分為導電性雜質、導磁性雜質與非導電性雜質三種。導磁性雜質主要指鐵粉，導電性雜質包括銅粉、鋁粉、炭粉等；非導電性雜質包括絕緣紙屑、纖維、漆皮及凈化用的硅膠等。上述雜質可能是變壓器制造、檢修過程中殘留形成的，也可能是變壓器運行過程中由于材料的磨損、老化等形成的。2.4其他原因其他原因往往是絕緣老化或制造中絕緣損壞造成短路；系統(tǒng)的短路沖擊造成繞組松動；油泥堵塞油道導致過熱等。3電力變壓器匝間短路的分析變壓器匝間短路時變壓器的
7、漏磁場變化最為明顯，通過霍爾元件測量漏磁場的變化，就可反應變壓器的匝間短路故障。下面就這一問題進行分析。1．匝間短路時的短路電流以1臺單相雙繞組變壓器為例，變壓器匝間短路時可近似以單相三繞組變壓器第三繞組S發(fā)生短路來分析，等值電路如圖1所示：圖1單相雙繞組變壓器匝間短路故障的等值電路圖中忽略了一、二次繞組的電阻，只考慮第三繞組S的電阻，由于短路匝數(shù)少，因而考慮了電弧電阻和壓降，短路電流可通過下式求出：-2-2．匝間短路時的漏磁場以高低壓繞組等高變壓器來分析，變壓器沒有發(fā)生匝間短路前其漏磁場如圖2，磁力線分布均勻，在繞組中部P-P截面的橫向漏磁場分量為零；變
8、壓器發(fā)生匝間短路后其漏磁場如圖3，由于短路匝出現(xiàn)較強漏磁場，從而使
