摘要:通过对一台人型变压器经受出口短路冲击后，绕组变形的检杳分析和现场修复，提出了人型变压器类似故障的现场优化修复方案和防止措施。
关键词:变压器短路故障现场修复
1前言
随着国民经济的发展，电力事业迅速发展，装机容量和电网规模日益增大，系统短路容量也随之增加。变压器受到系统内各种运行条件的冲击，特别是出口短路或变电站母线短路等近距离短路，造成的危害也就越大。国内每年都有多台人型变压器因遭受近距离的出口短路冲击，而引发突然烧损、绕组严重变形等故障，尤其220KV及以上电压等级的大型变压器，损失尤其惨重。
变压器受到短路冲击后，需根据试验测试数据，结合掉闸特征(变压器动作时间，流过的短路电流大小，故障点是否在变压器内部或距离远近)进行综合分析、判断，以确定变压器的损坏程度和是否投运，如已存在匝间故障或绕组严重变形，应考虑尽快修复。
本文结合一台SFPSZ7-2201150000变压器，在经受近距离的出口短路冲击后，如何进行综合分析判断及现场修复，对故障特征和现场修复进行了分析，以探讨变压器经受出口短路后的优化处理方案。
2事故发生过程及分析
2001年8月23日，咫风伴随强雷暴雨间有冰雹袭击某地区，造成距变压器约SOM的高压室内的铝排及支持瓷瓶放电，引发该变压器三相出口短路，差动保护动作，流过变压器的最大短路故障电流为15000A，故障切除时间75mS ;随后进行相关试验，油中溶解气体气相色谱分析的比较数据如下:
变压器绕组直流电阻、空载损耗、绕组及铁芯绝缘、变压比、绕组泄漏电流等试验项目均无异常，检查变压器三侧避雷器计数器均未动作，绕组变形试验由于无基础数据本次未进行。基于差动故障点明显(且不在变压器内部)，色谱和电气试验无异常，随对变压器差动保护回路通电检查后，确定对变压器于8月24日冲击送电。结果变压器重瓦斯保护动作，检查瓦斯继电器内存有大量气体，点火能够燃烧;取油样色谱分析接过如下:
三比值法分析，故障编码为I 02,系高能量工频续流放电，可能为绕组之间或绕组对地之间的的绝缘油发生电弧击穿;由于CO, C02特别是CO含量变化不大，C2H2含量最高，C2H6, CH4含量相对较低，C2H4含量较高，说明高能量放电故障和故障过程中的瞬间过热，未涉及变压器固体绝缘，变压器全面电气试验，绝缘项目正常，高、中对低压的变比测量不出数据，35KV直流电阻不平衡，同时从变压器35KV侧手孔处打开低压三角，独立测量a, b, c低压线圈直流电阻，结果如下:
B相电阻明显升高，说明35KV低压线圈h相存在匝间短路并有断匝现象。8月28日变压器吊罩检查，各部位紧固件无明显松动，外侧能见高压线圈无变形，外观可视油道无堵塞，低压线圈变形情况无法检查，发现中相低压线包内侧与铁芯立柱之间有烧损的纸绝缘灰烬和少量铜熔渣;变压器扣罩密封，充干燥的氮气存放。
3故障后的分析与决策
从以上检查试验和色谱分析结果推断，变压器低压线圈b相匝间短路并有断匝是变压器重瓦斯动作的直接原因;23日变压器近距离出口短路后，虽然各项试验项目合格，色谱分析正常，无高能量放电，但该由于变压器系94年产品，在设计·和工艺上对抗出口短路冲击性能的考虑不足，内侧绕组采用的是撑条和绝缘纸板结构，机械强度低，抗出口短路冲击的能力差，在短路电流电动力的作用下，所承受的幅向电动力使低压绕组沿径向向内压缩，造成低压线圈失稳，己经使变压器低压绕组变形，另，绕组在承受短路电流的瞬间，产生很大的热量，因热稳定性差，中相低压匝间绝缘遭到破坏，给25日变压器冲击送电时重瓦斯动作，潜伏了隐患。
虽然事故直接表现在b相低压线圈，但由于变压器系承受了三相出口短路，结合近几年大型变压器出口短路后，三相低压线圈同时变形损坏而高中压线圈良好的实际，虽然外观无法检查到低压线圈的变形情况，但由于中、低压绕组间的短路阻抗最小，三相低压线圈不同程度变形是肯定的;遂确定本次变压器修复，三相线圈同时更换，并吸取事故教训，提高变压器抗出口短路冲击能力，新更换的线圈采用自粘式HQQN换位导线绕制，内径采用T4特硬纸板筒，撑条和垫块等采用进口纸板并密化处理。
考虑受事故抢修时间的限制，结合制造厂的抢修经验，由制造厂制做三个线圈及准备相关需更换的绝缘材料后，变压器在现场进行修复。
4、现场检查修复与干燥处理
9月8日，变压器吊出高中压线圈，检查无变形和放电现象，仅低压线圈a, b相严重变形，b相绕组线圈换位处2处分别烧断2股和3股导线，如图片
检查铁芯等其它部位正常，各部螺栓无明显松动。于11日23点30分，变压器线圈更换、回装结束，本次更换了3个低压线圈及其上下主绝缘端圈、中低压线圈之间的纸板和油隙撑条、线包上下部的成型角环、低压线圈与铁芯柱间的地屏、部分密封胶垫等;经过器身整理和杂物清理，焊接恢复各连接引线，扣钟罩进行密封;随后变压器抽全真空注油(故障后的变压器油经过脱气和过滤并合格)，12日变压器套管等附件组装完毕。由于变压器器身暴露在空气中近90个小时，各绝缘件受潮严重;必须在现场干燥处理，为提高干燥效率，本次干燥采用热油循环，变压器本体全真空，底部辅助加热的办法，具体实施过程和依据如下:
(1)干燥前准备3T合格的变压器油，将变压器本体受污染的油放干，用合格油对本体进行冲洗，投上电加热炉，由于环境温度较高，仅在底部用蓬布围起，以便使电加热炉释放的热量向上蒸发，重点烘干底部垫脚绝缘;
(2)进行干燥时首先开动真空泵，真空度在104Pa开始，开动齿轮油泵，变压器油开始循环后，再送上电加热器(防止油不循环而烧坏加热器)，热油源源不断的在变压器本体内循环;真空泵一直运行，使变压器本体内部保持全真空，主要目的是使加热过程中，降低水的沸点，加快水分子的运动速度，使油箱内的潮气易于膨胀，便于蒸发并随时通过真空泵排出，防止绝缘件中置换出的水份二次侵入和表面凝露。
(3)要随时监视变压器油的温度，使之保持在100度左右，不能超过105度，温度过高会引起变压器油和内部绝缘材料加速老化，影响变压器的使用寿命;温度过低会使沉积在绝缘件中水分子运动速度慢，不易汽化;影响干燥效果，延长干燥时间;温度的控制可通过分组投切加热器来进行控制。
(4)干燥过程中，每小时测量一次变压器绕组及铁芯、夹件等各部位的绝缘电阻，并做好记录，一般开始时绝缘电阻随温度的上升而下降，这是由于开始时蒸发出的水分多，在真空和温度作用下，产生的凝结水，还未及时排出，而附着在绝缘件的表面造成;干燥到一定程度后，绝缘电阻再随温度的上升不断提高，随着绝缘件内水份的减少，最终上升到某一稳定值，本次干燥的时间和绝缘电阻的变化曲线如图:
(5)本次干燥从9月12日开始，至17日结束，历时168小时，绝缘电阻上升到如下表值，且10小时保持不变，随认为干燥合格。
(6)由于热油干燥的优点在于效率高，且不会因绝缘件收缩而引起各部紧固件松动，故未进行第二次吊罩检查，仅打开人空和开窗对紧固件抽查，未发现有紧固件松动现象。
(7)变压器干燥结束并检查后，按规程要求进行抽真空并注入合格变压器油，静置48小时，按更换线圈大修的标准进行交接验收试验，全部合格，并进行了绕组变形测量，便于今后的对比分析;凌压器于9月20日23点30分经过三次空载冲击后投入运行，变压器色谱跟踪分析数据正常。
5几点体会和建议
(1)大型变压器近距离出口短路瞬间，强大的电动力和过热易引起变压器绕组变形和绝缘材料损坏，是诱发变压器多种故障的直接原因;一旦绕组严重变形和绝缘材料损坏，只能尽快修复;现场更换线圈，既能缩短修复时间，又可减少返厂装运费用，只要采取必要的防受潮等措施，是经济可行的。
(2)大型变压器近距离出口短路造成损失巨大，应考虑防止的有效综合措施，一是制造厂应优化设计和从严工艺，用户选型尽量选用通过短路试验的变压器，并合理选择容量和短路阻抗。二是要优化运行条件，提高变压器近距离出线的绝缘水平，特别是提高低压侧的绝缘水平，以降低近距离故障的影响和危害;三是并列变压器可考虑加装自投装置开环运行，以减少短路时流过变压器的电流，同时尽量压缩保护级差，缩短掉闸时间。
(3)大型变压器近距离出口短路后，应尽快判别绕组是否变形和绝缘是否损坏，以便确定变压器是否继续投运;一是尽快进行油色谱分析，根据气体组份含量进行分析，二是全面电气试验，排除线圈开路、短路和绝缘损坏的可能，三是在绕组变形测量，与以往测量的正常波形对比分析;四是在不能确定的条件下，应进行吊罩检查。未经全面检查和综合分析，不得投入运行，五是修复更换的变压器低压线圈应选用抗短路冲击能力强的材料和结构。
(4)对变压器低压部分绝缘水平的提高，除加强检修维护外，可采取如下措施:一是设计时尽量采用封闭母线，减少外来天气和污秽等因素的影响;二是对引出线或母排绝缘化，特别是中相绝缘化，防止异物引起的相间短路;三是提高绝缘件的泄露比距，如1 OKV支柱采用35KV电压等级的绝缘子，35KV支柱采用“KV电压等级的绝缘子等，防止对地短路;四是在空间允许的条件下，加大相间空气距离，提高相间抗短路能力;五是对电缆出线或室内布置结构，针对具体情况采取相应可行措施。
(5)目前国内制造的大型变压器还不能完全适应各种近距离出口短路冲击的要求，对可能频繁承受出口短路冲击的变压器，除采取上述措施外，可考虑加装外附的串联电抗器(注意和电容器组的配合)，以减少短路时流过变压器的电流。 |
