主变发生近区短路故障跳闸后高压试验

闫明飞

（深圳供电局有限公司，广东深圳，518000）

0 引言

电力变压器作为电力系统中重要的设备之一，起转换和分配电能的作用，其健康状况直接关系到电力系统的安全稳定运行。变压器跳闸后，对其进行的试验，主要在于判断该主变的健康状况，跳闸原因是否由于变压器内部缺陷，以及事故是否对变压器造成损伤。保证变压器再次投运后能够正常运行。

下面以110kV某变电站#2主变跳闸抢修为例，希望对变压器抢修试验有所帮助。

1 绕组变形试验

变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组尺寸或形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。此外，绕组变形还有累计效应，也就是说已有绕组变形的变压器是一种潜在性故障，在运行时，若再次遇到较大的过电流冲击，则很有可能导致变压器损坏等重大事故。特别是在变压器发生事故跳闸时，可能受到强大短路电流的冲击，在抢修试验时我们首先做了绕组变形试验。

1.1 绕组变形常见的检测方法

常见的变压器绕组变形检测方法有：低压脉冲法、频率响应分析法、短路阻抗法、内窥镜法等等。我所试验部开展变压器绕组变形检测试验所采用的方法主要是频率响应分析法，下面我们简单的介绍频率响应分析法。

1.2 频率响应分析法

频响分析法可以检测相当于短路阻抗变化0.2%的绕组变形或轴向尺寸变化0.3%的绕组变形。

变压器绕组频响试验,实际上就是通过比较变压器事故前后绕组频响特性曲线的变化来判断绕组是否存在变形。频响分析法降低了电磁干扰的影响，具有测量灵敏度高、测试重复性较好、仪器操作简单方便的优点。它可在变压器不放油、不吊罩的情况下确定变压器绕组有无形变，指导变压器的抢修工作，缩短抢修时间。

1.3 频率响应分析法试验接线及原理

频响分析法的具体实施过程为：将一正弦扫频信号输入被测变压器，记录输入端和输出端的电压幅值和相位，通过处理得到被测绕组的频响特性曲线，再通过比较当前曲线和历史曲线、不同相的曲线、同型号变压器曲线等,判断绕组是否存在变形。

图1 高压绕组频率特性曲线

图2 低压绕组频率特性曲线

根据试验频率特性曲线进行纵向分析作出判断，高压绕组以及低压绕组三相的频率特性曲线分别在低频（1kHz～100kHz）、中频（100kHz～600kHz）以及高频（＞ 600kHz）段吻合度均较高，结合其相关系数均为正常绕组，110kV某变电站#2主变变压器绕组未发现异常变形。

2 绝缘特性试验

绝缘特性试验可间接鉴别变压器绝缘在高电压（绝缘试验电压）作用下的可靠性，并可验证变压器真空处理的好坏和受潮、脏污的影响，以便及时发现变压器绝缘的局部缺陷。我们现场主要做绝缘电阻、吸收比和极化指数试验。

2.1 绝缘电阻、吸收比和极化指数测量

测量绕组绝缘电阻时，应依次测量各绕组对地和其他绕组间的绝缘电阻值。被测绕组各引线端应短路，其余各非被测绕组都短路接地。不同的接线方式可以测出被测部分对接地部分和不同电压部分间的绝缘状态。

变压器绕组绝缘电阻测量应尽量上层油温低于50℃时测量，不同温度t1、t2下的电阻值（R1、R2）可按工程简化公式：

在测量绝缘电阻时，由于电介质的吸收效应，判断绝缘好坏的依据为所测的吸收比和极化指数。对于容量较大的变压器，在用兆欧表测其绝缘电阻时，把绝缘电阻的两个时间下的读数比值成为吸收比，即1min和15s时绝缘电阻的比值。测量吸收比可以判断电力设备的绝缘是否受潮，因为绝缘材料干燥时，泄露电流成分较小，吸收比大。而当绝缘受潮时，泄露电流分量将大大增加，吸收比较随之降低。在实际测量过程中，会出现绝缘电阻高、吸收比反而不合格的情况，这时可采用极化指数来进行判断，极化指数定义为加压10min时绝缘电阻与加压1min的绝缘电阻之比。

2.2 测量结果的判断分析

按《规程》判断：（1）绝缘电阻换算至同一温度下，与上次测试结果相比无显著变化，一般不低于上次值的70%。（2）35kV及以上变压器应测量吸收比，吸收比在常温下不低于1.3；吸收比偏低时可测量极化指数，应不低于1.5。（3）绝缘电阻不大于10000MΩ时，吸收比不低于1.1或极化指数不低于1.3。

110kV某变电站#2主变绝缘特性试验中，绝缘电阻、吸收比和极化指数均符合规程要求，主变绝缘良好。

3 直流电阻试验

直流电阻试验，可以检查出绕组内部导线的焊接质量，引线与绕组的焊接质量，绕组所用导线的规格是否符合设计要求，分接开关、引线与套管载流部分的触头是否良好，三相电阻是否平衡等。直流电阻试验的现场实测中，发现了诸如变压器接头松动，分接开关接触不良、档位错误等许多缺陷，对变压器安全运行起到了重要作用。

3.1 变压器绕组直流电阻测量方法及原理

（1）压降法

压降法的测量原理是在被测绕组中通以直流电流，因而在绕组的电阻上产生电压降，测量出通过绕组的电流及绕组上的电压降，根据欧姆定律，即可算出绕组的直流电阻。

压降法虽然比较简单，但准确度不高，灵敏度偏低。

（2）电桥法

用电桥法测量时，常采用单臂电桥和双臂电桥等专门测量直流电阻的仪器。被测电阻10Ω以上时，采用单臂电桥；被测电阻10Ω以下时，采用双臂电桥。

采用电桥法测量准确度高，灵敏度高，可以直接读数。

现在由于变压器容量的增大，特别是低压绕组为三角形连结的大型变压器，测试绕组直流电阻的电流达到稳定要花费很长时间，同时在现场工作存在干扰的问题，现在有了突破性进展。在现场工作，我们采用的是集三相同时测试和助磁法于一体的变压器直流电阻快速测试仪器，仪器测试全过程由单片机控制完成，测量数据稳定准确，抗干扰能力强。

3.2 试验接线

变压器绕组直流电阻测试按图3所示试验接线图接线。选择合适位置摆放变压器直流电阻测试仪，并将仪器接地端可靠接地，将仪器测试接线端通过专用测试线和被试变压器端连接，严格遵守绕组直流电阻测试前、测试中以及停止测量后的试验规定。

图3 变压器绕组直流电阻测试接线图

3.3 测量结果的判断分析

（1）按《规程》判断

①1.6MVA以上的变压器，各项绕组直流电阻相间差别一般不应大于三相平均值的2%；无中性点引出的绕组直流线电阻互相间的差别一般不应大于三相平均值的1%。

②1.6MVA以下的变压器，相间差别一般不应大于三相平均值的4%；线间差别一般不应大于三相平均值的2%。

③测得值与以前（出厂或交接时）相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。

线间差或相间差百分数计算公式为

（2）绕组直流电阻换算

准确测量绕组的平均温度，将不同温度下测量的直流电阻按下式换算到同一温度，即：

式中：R1、R2分别为在温度t1、t2下的电阻值；

T为电阻温度常数，铜导线为235，铝导线为225。

主变直流电阻2018年9月16日抢修试验现场试验数据（表 1）：

表1 深大#2主变（油温：50℃）

主变直流电阻2017年12月07日预试验数据（表2）：

表2 某变电站#2主变（油温：24℃）

根据试验所得数据，结合历史试验数据，折算对比发现，110kV某变电站#2主变直流电阻无异常。

4 结语

经过上述试验，未发现主变本体有异常，需要配合化学班组，判断变压器油色谱试验，判断变压器是否具备投运条件。