一起110kV变压器故障诊断分析

张超，吴艾婷

（1.贵州创星电力科学研究院有限公司，贵州 贵阳 550002；2.广西电网有限责任公司贵港供电局，广西 贵港 537100）

0 引言

随着电网规模的日益扩大以及系统装机容量增长迅速，电力变压器负荷有增无减，导致短路故障发生频率越来越高[1]。变压器一旦发生故障，产生的后果将不可估量，停电范围更广，经济损失严重巨大，甚至对区域电网系统的安全稳定运行造成威胁。因此，为了实现系统高可靠性、强稳定性和优质电能质量的要求，对变压器的健康状态、分析故障隐患和制定反事故措施，是保证系统稳定运行的重要工作[2-3]。

某110kV变电站利用#1主变有载分接开关呼吸器处漏油故障分析机会，对其进行了预防性试验，结果分析发现变压器中部可能存在局部放电；低电压阻抗测试表明，高对中和中对低的低电压下短路阻抗测试数据结果异常；频率响应法测试表明中压A相与低压c相的频率响应曲线异常。

1 变压器试验分析

1.1 变压器铭牌参数

该台主变为油浸式电力变压器，制造日期为2004年，于2005年投运，其主要铭牌参数如表1。

表1 主要铭牌参数

1.2 油色谱试验

前油色谱试验发现该主变出现乙炔，当日即对该主变油色谱数据进行复核，数值均为0.29μL/L，未超过主变运行中乙炔注意值（乙炔注意值为5μL/L）。近期油色谱测试结果如表2所示。

表2 油色谱测试结果

两次耐压试验后油色谱试验数据中乙炔值有所增长，由特征气体法可从表中看出，该主变底部油样和主变本体中部中主要特征气体均为H2、C2H2。且C2H2含量超过投运前参考注意值，由特征气体法可初步判断可能存在局部放电。本体中部和本体底部数据相比较本体中部各组分浓度均大于本体底部各组分浓度，可推测故障可能在中上部。综上可初步判断可能中部存在局部放电[4]。

1.3 低电压短路阻抗试验

对该台变压器进行低电压短路阻抗测试，高压绕组对中亚绕组、高压绕组对低压绕组以及中压绕组对低压绕组的低电压阻抗测试数据如表3所示。

表3 低压短路阻抗测试结果

低电压短路阻抗测试表明，除高对低之间的短路阻抗满足要求外，高对中和中对低的低电压下短路阻抗测试结果不满足DL/T1093-2018《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》“容量100MVA及以下且电压220kV以下的电力变压器绕组三个单相参数的最大相对互差不应大于2.5%”的要求[5]。

1.4 绕组变形试验

对该主变进行了绕组变形试验，中压绕组测试频谱图、低压绕组测试频谱图和高对中绕组测试频谱图分别为图1、图2和图3所示[6]。

由图1可知，在中频段（100kHz～600kHz）处，中压Am相与中压其他两相相比，谐振点前移；在600kHz处，中压Am相谐振峰幅度异常，表明中压Am相存在绕组发生倾斜伏倒或翘曲等局部变形现象。

图1 中压绕组测试图谱

由图2可知，低压c相在186kHz处，谐振峰数目减少，由电容特性变为电感特性，低压c相可能发生了一定程度翘曲变形。

图2 低压绕组测试图谱

由图3可知，在中频段，A相对其它相绕组间的电容发生了一定程度的变化。表明中压Am相与高压A相之间的相对位置发生了一定改变。

图3 高对中绕组电容测试

通过绕组变形测试和低电压阻抗测试结果综合比较分析，认为110kV变电站该#号主变中压Am已存在较为严重变形，低压c相可能存在变形。绕组变形程度需要返厂检修后进一步深入调查。

2 原因分析

2.1 历史工况

（1）运维、检修情况。事故发生前一个星期，巡视未发生异常现象；检修状态正常且油色谱试验分析正常。

（2）历史冲击情况。近期该变电站35kV某线B、C相相间短路，引起相应间隔发生B、C相相间短路，继而发展为ABC三相短路，最大短路电流达到约7022A。故障后进行了相关绕组变形与油色谱试验，未发现异常。

2.2 原因分析

（1）初步认为原因可能是在长时间的运行过程中，由于机械振动、环境影响、材质老化等因素，导致该主变有载分接开关油室铆钉松动，密封失效。主变本体油箱与分接开关油室连通，因本体油液面（即油枕处）高于分接开关，压强作用使油从分接开关呼吸器处向外漏；

（2）根据绕组变形和低电压阻抗试验数据，可初步判断该主变中压侧A相绕组出现了明显变形。变形原因为遭受近区短路冲击（此前最近发生的一次为2020年1月6日，ABC三相短路电流最大值达到约7022A）。耐压试验后油中乙炔产生的位置不明确，需要待返厂后做进一步检查。

（3）由于变压器在附近区域发生短路，因此，A相绕组中会流过大电流，绕组中会产生漏磁场。在磁场的作用下会产生电动势。绕组承受径向力，低压绕组在压力下容易不稳定，变压器的机械强度的变得薄弱。当遭受巨大的短路电流所产生的热动力可能直接损坏变压器电线的固体绝缘，或者可能降低电线的机械强度，从而导致热动力和电动势的破坏。

3 结语

作者主要对一起110kV变压器有载开关漏油且检修后试验不合格的故障分析，通过例行试验来验证主变故障的可能性与可疑故障点，并对变压器的运维提出以下建议。

（1）建议110kV以上变压器应结合检修检查有载分解开关螺栓是否松动、断裂、脱落等情况。

（2）变压器在遭受近区短路故障后，受到短路电流冲击，绕组在电动力的作用下可能产生形变，严重影响变压器安全运行，应尽快进行检查并根据程度决定是否进行处理。

（3）结合变压器运行年限时长，加强开展110kV及以上电压等级在运变压器抗短路能力校核工作，重点校核运行年限15年以上的老旧变压器、以及发生过抗短路能力不足故障的同类厂家同批次产品。

（4）在变压器运维工作中，积极探索新的科学技术，加强对变压器健康状态的在线监测，第一时间发掘潜伏的故障。