66kV主变压器低压侧近区短路故障分析及预防

李笑薇

（吉林省送变电工程有限公司，长春 130022）

油浸式电力变压器是电力系统的核心设备，其能否稳定运行直接关系到整个电力系统的供电可靠性［1］。然而近年来变压器发生故障数量急剧增加，故障种类也趋于多样化。导致变压器产生故障的原因也是多方面的，一方面是由于变压器运行环境复杂，经过数年甚至数十年的运行，变压器很多部件老化，绝缘可靠性降低［2-3］；另一方面是由于外部原因，通过近几年的故障统计，由于外部原因导致变压器故障数量越来越高，其中占比最多的一种类型是带有重合闸系统的近区短路故障［4］。因此，分析该类型故障并提出有效预防措施很有必要。

1 故障概述

事故变压器型号为SZ11-40000／66，额定容量为40 000kVA，电压组合为（66±8×1.25%）／10.5 kV，联接方式：YNd11。故障前，主变压器带10kV全负荷，10kV有7条配出线路，变电站最大负荷929A。发生单相接地故障时，电流速断保护动作跳闸，然后进行重合闸，重合不成功跳闸。两次故障短路电流分别为16 560、16 200A。

2 故障诊断及分析

2.1 诊断性试验

停电后对主变压器进行相关诊断性试验，对绝缘电阻、直流电阻、电容量及介质损耗因数进行测试，试验结果见表1、表2及表3，表2中RAO、RBO、RCO为中性点与相间电阻，Rab、Rbc、Rca为相间电阻。一、二次绕组变形测试曲线见图1、图2。

由表1可知，二次绕组对一次绕组及地、一次绕组及二次绕组对地绝缘电阻远远小于规程QGDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》规定的10 000MΩ，绝缘电阻测试结果不合格。

表1 绝缘电阻测试

表2 直流电阻测试

由表2可知，二次绕组线间相互间偏差远超过QGDW 1168—2013规定线间差别不应大于三相平均值1%的要求，直流电阻测试结果不合格。

表3 电容量CX及介质损耗因数tanδ测试

由表3可知，一次绕组对二次绕组及地、二次绕组对一次绕组及地、一次绕组对二次绕组、二次绕组对地电容量偏差均超过GB 50150—2016《电气设备交接试验标准》规定不大于±3%的要求，不合格。

由图1、图2可知，一次绕组三相曲线重合性较好，二次绕组三相曲线重合性较差，二次绕组存在严重变形。

2.2 数据分析

由表1可知，二次绕组对一次绕组和二次绕组对地绝缘电阻均下降显著，可以断定二次绕组绝缘破损严重。

由表2可知，二次绕组线间相互间偏差远超QGDW 1168—2013规定值1%，且bc与ca较ab阻值偏大，可以认定二次绕组c相存在断股现象。

由表3可知，除一次绕组对地电容量偏差合格之外，所有包含二次绕组的电容量偏差均超过GB 50150—2016的规定值±3%，可以判定二次绕组存在绕组变形。

图1 一次绕组变形测试曲线

图2 二次绕组变形测试曲线

由图2频响法测试各相曲线可知，二次绕组BC测试曲线显著偏离曲线AB、CA，低、中、高频相关系数均低于DL／T 911—2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》规定0.6的要求，可以判断二次绕组c相存在严重变形。

3 解体检查

拆除外层分接开关绕组和高压绕组，两者外观良好，无变形情况；二次绕组A、B、C绕组均发生变形，变形情况见图3。

二次绕组A、B相无断股烧损痕迹，因此绝缘电阻、直流电阻数据无明显改变。从外观可发现存在明显变形，绕组向内侧凹陷严重，所以二次对一次以及二次对地电容量偏差超过GB 50150—2016的规程值。

二次绕组C相存在严重断股，内层上部第一饼严重烧痕，12匝并绕全部熔断，第二、三饼部分绕组熔断，验证了二次绕组BC、CA直流电阻偏差达到129.79%；并且变形严重，吊起困难，导致电容量超差达到44.27%。

图3 二次绕组变形情况

4 结论及预防措施

变压器近区多次短路冲击是造成本次故障的主要原因，最大故障电流为16.56kA，达到额定电流的8倍。短路冲击时伴有重合闸过程，冲击后短路点持续存在，导致重合不良，从而使变压器短时间内遭受二次短路冲击。由于第一次近区短路电流冲击后，绕组受到极大电动力冲击（电动力大小与短路电流的平方成正比），同时绕组温度急剧上升，动稳及热稳严重失稳，此时绕组的抗短路能力会大幅下降，如短时间内连续冲击，则变压器绕组损坏并变形的概率就会大大增加［5］。近年来，为了满足供电可靠性，个别地区将变压器主保护差动保护动作时限人为增加，一旦发生永久性故障，变压器将较长时间承受其额定电流数倍的故障电流，使得变压器绝缘受损，绝缘性能降低，再次受到冲击时，发生变形故障的概率数倍增加。

为预防变压器近区短路故障的发生，应重新核算所辖66kV变电站10kV侧短路电流，对抗短路能力不足的变压器应采取加装限流电抗器等措施限制近区短路电流；严格按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》要求，全电缆线路不应采用重合闸，对于含电缆的混合线路应采取相应措施，防止变压器连续遭受短路冲击；严格按照保护动作时限整定，不得人为增加保护时限。