變壓器繞組匝間短路的簡單判斷周.doc

變壓器繞組匝間短路的簡單判斷評審工種：電氣試驗評審等級：技 師姓 名：周 曉 勇單 位：青銅峽鋁業(yè)發(fā)電有限公司日 期：2013年04月摘要：通過對電力變壓器預(yù)防性試驗，如絕緣、直流電阻測量、介質(zhì)損耗因數(shù)、直流泄露、交流耐壓、局部放電試驗、線圈變形、油中溶解氣體分析、油中含水量等等，探討電力變壓器預(yù)防性試驗的檢測方法。在進(jìn)行變壓器的故障檢查試驗時，懷疑存在匝間短路在進(jìn)行直流電阻和變比測量不能判斷時可用此方法進(jìn)行簡單判斷，首先應(yīng)在懷疑的電壓等級側(cè)進(jìn)行加壓試驗。根據(jù)變壓器的相數(shù)選擇相應(yīng)的單相或三相調(diào)壓器進(jìn)行變壓器的空載接線試驗，緩慢增壓的同時觀察電流變化，若電流變化很大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出額定空載電流則為存在非金屬性匝間短路。如果選用單相或三相調(diào)壓器不方便時也可直接用220V或380V電源直接合閘沖擊監(jiān)看電流進(jìn)行判斷，其效果相同。（注意：選用的合閘電源電壓必須低于加壓側(cè)的額定電壓。）這種方法的優(yōu)點是：試驗方法簡單試驗儀器少，效果明顯同時花費時間少。關(guān)鍵詞：電力變壓器 預(yù)防性試驗 分析 匝間短路 空升電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，它承擔(dān)著電壓變換、電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。它的安全運行具有極其重要意義，預(yù)防性試驗是保證其安全運行的重要措施,對變壓器故障診斷具有確定性影響，通過各種試驗項目，獲取準(zhǔn)確可靠的試驗結(jié)果是正確診斷變壓器故障的基本前提。電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定的試驗項目，主要包括繞組絕緣電阻的測量、繞組直流電阻的測量、油中溶解氣體分析、介質(zhì)損耗因數(shù)tg檢測、直流泄露、交流耐壓試驗、線圈變形檢測、局部放電測量等。一般的常規(guī)試驗對于檢查變壓器的接觸不良、繞組斷股、絕緣（整體、局部）受潮、絕緣（整體、局部）老化等靈敏度很高。但這些試驗項目對檢查變壓器繞組匝間短路（非金屬性）可以說是個盲區(qū)，只用變壓器的特性（空載、短路）試驗才能對其作出準(zhǔn)確判斷。但進(jìn)行變壓器的特性（空載、短路）試驗所需試驗設(shè)備多且各種試驗設(shè)備體積容量大，試驗電源容量要求也很大，因此做起來也很不方便。下面將介紹一種既簡單又行之有效的方法。具體情況作一下分析：首先簡單介紹一下變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)：變壓器的絕緣分為主絕緣和縱絕緣兩部分。主絕緣分是指繞組對地和繞組之間的絕緣；縱絕緣是指線餅間、層間和匝間的絕緣。接下來針對變壓器常規(guī)檢測絕緣的試驗?zāi)軌蜩b定的各種缺陷的具體情況進(jìn)行一下對比：一、繞組絕緣電阻的測量：繞組連同套管一起的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)，對檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高靈敏度，它能有效檢查出變壓器絕緣整體受潮、部件表面受潮或臟污以及貫穿性的集中缺陷，如各種貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象引起的半貫通性或金屬性短路等。相對來講，單純依靠絕緣電阻絕對值大小對繞組絕緣作判斷，其靈敏度、有效性較低。一方面是由于測量時試驗電壓太低，難以暴露缺陷，另一方面也因為絕緣電阻值與繞組絕緣結(jié)構(gòu)尺寸、絕緣材料的品種、繞組溫度等有關(guān)，但對于鐵心夾件、穿心螺栓等部件，測量絕緣電阻往往能反映故障，這是因為這些部件絕緣結(jié)構(gòu)較簡單，絕緣介質(zhì)單一，正常情況下基本不承受電壓，絕緣更多的是起隔離作用，而不像繞組絕緣要承受高電壓，比如我們預(yù)試中曾多次通過絕緣搖表發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯一點或多點接地的情況，也曾通過絕緣電阻的測量發(fā)現(xiàn)變壓器套管瓷件破裂、有裂紋現(xiàn)象。但是對于縱絕緣中出現(xiàn)的各種缺陷不容易發(fā)現(xiàn)。二、繞組直流電阻的測量：它是一項方便而有效的能反應(yīng)繞組焊接質(zhì)量、繞組匝間短路（金屬性）、繞組斷股或引出線折斷、分接開關(guān)及導(dǎo)線接觸不良等故障,實際上它也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開關(guān)檔是否正確的有效手段。長期以來,繞組直流電阻測量一直被認(rèn)為是考察變壓器絕緣的主要手段之一,有時甚至是判斷電流回路連接狀況的唯一辦法。但是對于縱絕緣中出現(xiàn)的非金屬性匝間短路則不容易發(fā)現(xiàn)。三、油中溶解氣體分析：目前，在變壓器故障診斷中，單靠電氣試驗方法往往很難發(fā)現(xiàn)某些局部故障和發(fā)熱缺陷，而通過變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測的方法，對發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效，這已為大量故障診斷的實踐所證明。油色譜分析的原理是基于任何一種特定的烴類氣體的產(chǎn)生速率隨溫度而變化，在特定溫度下，往往有某一種氣體的產(chǎn)氣率會出現(xiàn)最大值；隨著溫度升高，產(chǎn)氣率最大的氣體依次為氫H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多種氣體)。值得注意的是，由于故障產(chǎn)氣與正常運行產(chǎn)生的非故障氣體在技術(shù)上不可分離，在某些情況下有些氣體可能不是設(shè)備故障造成，如油中含水可與鐵作用生成氫氣，過熱時鐵心層間油膜裂解也可生成氫，新的不銹鋼中也可能在加工過程中或焊接時吸附氫而運行后又緩慢釋放，另外，某些操作也可生成故障氣體，如有載調(diào)壓變壓器中切換開關(guān)油向變壓器主油箱滲漏或選擇開關(guān)在某個位置動作時懸浮電位放電的影響，設(shè)備油箱帶油補(bǔ)焊，原注入油含有某些氣體成份大修后濾油不徹底留有殘氣等。運行中排除其他原因，根據(jù)氣體可以分析出來變壓器內(nèi)部短路，但是是什么地方短路則很難判斷。四、測量介質(zhì)損耗因數(shù)tg：它主要用來檢查變壓器整體受潮油質(zhì)劣化、繞組上附著油泥及嚴(yán)重的局部缺陷。介損測量常受表面泄露和外界條件(如干擾電場和大氣條件的影響)，因而要采取措施減少和消除影響?，F(xiàn)場我們一般測量的是連同套管一起的tg，但為了提高測量的準(zhǔn)確性和檢出缺陷的靈敏度，有時也進(jìn)行分解試驗，以判別缺陷所在位置。測量泄漏電流作用和測量絕緣電阻相似，只是其靈敏度較高，能有效發(fā)現(xiàn)有些其他試驗項目所不能發(fā)現(xiàn)的變壓器局部缺陷。泄漏電流值與變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)、溫度等因素有關(guān)，在電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程中不作規(guī)定，只在判斷時強(qiáng)調(diào)比較，與歷年數(shù)據(jù)相比，與同類型變壓器數(shù)據(jù)相比，與經(jīng)驗數(shù)據(jù)相比等。介質(zhì)損耗因數(shù)tg和泄漏電流試驗的有效性正隨著變壓器電壓等級的提高、容量和體積的增大而下降，因此單純靠tg和泄漏電流來正確判斷繞組絕緣狀況的可能性也較小，這主要也是因為兩項試驗的試驗電壓太低，絕緣缺陷難以充分暴露。對于電容性設(shè)備，實踐證明如電容性套管、電容式電壓互感器、耦合電容器等，測量tg和電容量Cx仍是故障診斷的有效手段。對于變壓器縱絕緣中出現(xiàn)的各種非金屬性短路缺陷也一樣很難發(fā)現(xiàn)。五、測量繞組連同套管的直流泄漏電流：當(dāng)用直流電壓作用下，任何電介質(zhì)上流過它的電流隨時間的增加而降低的、在一定的時間后趨于穩(wěn)定，這個穩(wěn)定電流就叫做直流泄露電流。大型變壓器體積較大，絕緣材料有油、紙、棉紗等。其繞組對繞組、繞組對鐵芯、套管導(dǎo)電芯對外殼，組成多個并聯(lián)支路。當(dāng)測量繞組的直流泄漏電流時，能將各個并聯(lián)支路的直流泄漏電流值反映出來，所以容易發(fā)現(xiàn)局部缺陷。但是對于縱絕緣中的非金屬性接地或者短路也很難發(fā)現(xiàn)。六、交流耐壓試驗：它是鑒定設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法,特別是對考核主絕緣的局部缺陷,。交流耐壓試驗符合電力設(shè)備在運行中所承受的電氣狀況，同時交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，通過試驗后，設(shè)備有較大的安全裕度；但是由于交流耐壓試驗所采用的試驗電壓比運行電壓高得多，過高的電壓會使絕緣介質(zhì)損失增大、發(fā)熱、放電，會加速絕緣缺陷的發(fā)展，因此，從某種意義上講，交流耐壓試驗是一種破壞性試驗。工頻交流耐壓試驗只檢查繞組主絕緣的電氣強(qiáng)度，即高壓、中壓、低壓繞組間和對油箱、鐵芯等接地部分的絕緣。而縱絕緣，即繞組匝間、層間、段間的絕緣沒有檢驗。對110KV及以上的變壓器要進(jìn)行交流感應(yīng)耐壓試驗，特別是對中性點分級絕緣的變壓器，由于不能采用外施高壓進(jìn)行工頻交流耐壓試驗，其主絕緣和縱絕緣均由感應(yīng)耐壓試驗來考核。交流感應(yīng)耐壓試驗就是在變壓器的低壓側(cè)施加比額定電壓高一定倍數(shù)的電壓，靠變壓器自身的電磁感應(yīng)在高壓繞組上得到所需的試驗電壓來檢驗變壓器的主絕緣和縱絕緣對地。但是對于匝間也一樣很難發(fā)現(xiàn)。七、線圈變形檢測：一般用頻率響應(yīng)發(fā)檢測：當(dāng)在變壓器繞組一段加入掃頻信號，輸出不同頻率的正弦波電壓，通過數(shù)字化記錄裝置同時檢測出不同掃描頻率下繞組兩端的對地電壓信號信號V，（N）和V（n），并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到變壓器的傳遞函數(shù)，有裝置分析出 檢測結(jié)果。八、局部放電試驗：許多變壓器的損壞，不僅是由于大氣過電壓和操作過電壓作用的結(jié)果，也是由于多次短路沖擊的積累效應(yīng)和長期工頻電壓下局部放電造成的。絕緣介質(zhì)的局部放電雖然放電能量小，但由于它長時間存在，對絕緣材料產(chǎn)生破壞作用，最終會導(dǎo)致絕緣擊穿。為了能使110KV級以上電壓等級的變壓器安全運行，進(jìn)行局部放電試驗是必要的。九、有載調(diào)壓切換裝置的檢查和試驗：（1）檢查操作機(jī)構(gòu)與分接開關(guān)必須整定在工作位置上，即操作機(jī)構(gòu)上的位置指示應(yīng)與分接開關(guān)位置指示相符合。（2）用變壓器有載分接開關(guān)測試儀測試分接開關(guān)的波形及過渡電阻的電阻值，測的值與產(chǎn)品出廠值相比應(yīng)無明顯差別。十、額定電壓下的沖擊合閘試驗：沖擊合閘試驗應(yīng)在變壓器其它試驗做完，其所屬繼電保護(hù)，測量儀表、控制信號，周圍環(huán)境等均具備投運條件時，才可進(jìn)行該項試驗。變壓器沖擊合閘試驗為5次，每次間隔時間宜為5min，應(yīng)無異?，F(xiàn)象，沖擊合閘應(yīng)在變壓器高壓側(cè)進(jìn)行。序號常規(guī)試驗方法能發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷不能發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷所需試驗設(shè)備情況1絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)主絕緣貫通的集中性缺陷，整體受潮及局部缺陷；縱絕緣中出現(xiàn)的各種缺陷；各種絕緣電阻測試儀；體積小、攜帶方便；2直流泄露電流主絕緣貫通的集中性缺陷，整體受潮及局部缺陷，及一些未完全貫通的集中性缺陷?？v絕緣中出現(xiàn)的各種缺陷；直流高壓發(fā)生器；體積小、攜帶方便；3介質(zhì)損耗的測量主絕緣整體受潮、劣化；縱絕緣中出現(xiàn)的各種缺陷；各種介損測試儀；體積適中、攜帶比較方便；4交流耐壓缺陷是主絕緣強(qiáng)度下降到低于試驗電壓；縱絕緣中出現(xiàn)的各種缺陷；各種交流耐壓發(fā)生器；體積適中、攜帶比較方便；5直流電阻繞組接頭的焊接質(zhì)量；嚴(yán)重金屬性匝間短路；檢查分接開關(guān)的檔位；繞組有無斷線和接觸不良；縱絕緣中出現(xiàn)的非金屬性匝間短路各種直流電阻測試儀；體積小、攜帶方便；6變壓比測量繞組匝數(shù)比的正確性；檢查分接開關(guān)的檔位；嚴(yán)重金屬性匝間短路；縱絕緣中出現(xiàn)的非金屬性匝間短路；各種變比電橋；體積小、攜帶方便；7感應(yīng)耐壓試驗檢查變壓器的縱絕緣和主絕緣的絕緣強(qiáng)度；缺陷未達(dá)到使絕緣強(qiáng)度下降至試驗電壓以下；各種感應(yīng)耐壓裝置；體積較大、攜帶不方便，試驗步驟復(fù)雜；8特性試驗測量本身的損耗、參數(shù)檢查縱絕緣的強(qiáng)度；主絕緣非嚴(yán)重性缺陷；大容量電源、高精度的PT、CT和各種表計；試驗步驟復(fù)雜；由以上對比結(jié)果可以看出，前四種試驗根本無法測出縱絕緣中出現(xiàn)的各種缺陷；第五、六種試驗僅能夠?qū)@組的嚴(yán)重金屬性匝間短路缺陷做出判斷，但有些繞組的匝間短路缺陷是非金屬性匝間短路，它們對此則無能為力了。后兩種試驗?zāi)軌驕?zhǔn)確的檢測出所有的繞組的匝間短路缺陷，但要進(jìn)行這些大型試驗對于一些大型變壓器來說是有價值的，可是對較小型變壓器來說則費時費力所需成本也太高了。下面就根據(jù)現(xiàn)場的實際經(jīng)驗介紹一個簡單有效的方法來判斷變壓器繞組的非金屬性匝間短路。2007年05月24日武電多經(jīng)碳素公司#3電爐變故障過流速斷跳閘，變壓器本體有燒焦氣味放出。拆線后對本體進(jìn)行試驗。進(jìn)行的試驗項目有：1、絕緣電阻；2、所有檔的直流電阻；3、所有檔的電壓比；4、交流耐壓；以上所有試驗均合格。再次投變壓器過流速斷仍跳閘，吊芯檢查仍未發(fā)現(xiàn)故障點。組裝后再次投運，過流速斷再次跳閘。在此情況下采用了這個簡單的方法進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)繞組存在非金屬性匝間短路。此臺變壓器為太原變壓器廠制造（型號：HKD71350/6；額定容量：1350KVA；額定電壓：6000V/50100V，額定電流：140.7225A/1688013500A；空載電流：一檔：0.05%、九檔：0.145%、十四檔：1.35%）返廠后經(jīng)證實確實為高壓側(cè)繞組非金屬性匝間短路故障。具體測試方法如同做變壓器的空載試驗，其具體過程如下：此變壓器為單相變壓器，在變壓器滿檔時（一檔）高壓側(cè)線間接一（0250V）調(diào)壓器并串量程相當(dāng)?shù)碾娏鞅硪粔K并接入監(jiān)視電壓的（0300V）電壓表一塊，緩慢升壓的同時檢測電流表的指示，當(dāng)電壓升至200V左右時電流已經(jīng)到了200A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于額定空載電流0.05%（0.1125A），同理在低壓側(cè)加壓進(jìn)行此項試驗電流有所增加但不明顯；故判斷為高壓側(cè)存在非金屬性匝間短路。將此測量方法歸納如下：在進(jìn)行變壓器的故障檢查試驗時，懷疑存在匝間短路在進(jìn)行直流電阻和變比測量不能判斷時可用此方法進(jìn)行簡單判斷，首先應(yīng)在懷疑的電壓等級側(cè)進(jìn)行加壓試驗。根據(jù)變壓器的相數(shù)選擇相應(yīng)的單相或三相調(diào)壓器進(jìn)行變壓器的空載接線試驗，緩慢增壓的同時觀察電流變化，若電流變化很大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出額定空載電流則為存在非金屬性匝間短路。如果選用單相或三相調(diào)壓器不方便時也可直接用220V或380V電源直接合閘沖擊監(jiān)看電流進(jìn)行判斷，其效果相同。（注意：選用的合閘電源電壓必須低于加壓側(cè)的額定電壓。）這種方法的優(yōu)點是：試驗方法簡單試驗儀器少，效果明顯同時花費時間少。隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力建設(shè)的超規(guī)模擴(kuò)展。變壓器在各行各業(yè)中的使用也越來越多，在使用的同時也會發(fā)生各式各樣的缺陷，我們只有努力學(xué)習(xí)認(rèn)真觀察不斷的積累經(jīng)驗才能跟上時代的腳步。結(jié)束語：電力變壓器是電力系統(tǒng)的大型設(shè)備。任何試驗后的誤判斷都會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。在電力變壓器事故后的試驗，每個試驗項目不能孤立的去看，應(yīng)將幾個項目的試驗結(jié)果結(jié)合起來去分析，與以前的試驗結(jié)果相比較，求助兄弟單位的技術(shù)人員共同探討和研究，最后確定故障原因。由此減少由于誤判斷給單位帶來的經(jīng)濟(jì)損失。參考文獻(xiàn)： 電氣試驗基礎(chǔ) 李一星編著 高電壓技術(shù) 常虞生