变压器短路故障原因分析及处理

变压器短路故障原因分析及处理

杨卫钢

上海高桥捷派克石化工程建设有限公司

摘要：在变压器事故中，发生概率较高，对设备威胁较大的是变压器短路事故，特别是变压器低压侧发生短路故障，现就对短路故障后的原因分析和处理方法予以阐述。

关键词：变压器短路；事故；处理

引言

随着电力事业的飞速发展与社会对电力供应可靠性的要求的提高，保证供电质量是每个运行、检修人员应尽的义务。电力变压器是电力系统电网安全性运行的重要设备，是输变电系统的心脏。电力变压器短路故障是所有故障中较为严重的一种。

1变压器短路故障因素分析

1.1铁芯和夹件局部短路过热（有的兼有多点接地）

1.1.1紧固螺栓夹件磁铁芯是铁芯局部短路

1.1.2穿芯螺栓绝缘破裂或炭化了引起铁芯局部短路

1.1.3焊渣或其他金属异物引起局部短路

1.1.4穿芯螺母座套过长

1.1.5接地片过长，紧贴铁芯引起局部短路

1.1.6上下铁轭拉杆端头锁定螺母松动

1.2高压匝层间电弧放电

1.2.1接地不良，累计或操作过电压作用

1.2.2 绝缘严重受潮

1.2.3绝缘裕度不够（如薄绝缘）；电压器出口短路事故

1.3 低压匝层箱短路放电，低压相间短路放电

1.3.1匝间绝缘裕度不够或绝缘老化

1.3.2雷击或操作过电压的作用

1.3.3 接头焊接不良

1.3.4 出口短路冲击

1.4保护系统有死区，动作失灵，导致变压器承受稳定短路电流作用时间长，在成绕组变形，粗略统计结果表明在遭受外部短路时，因不能不时跳闸而发生损坏的变压器占短路损坏事故的 %

1.5 变压器在遭受突发短路时，高低压侧都将受到很大的短路电流冲击，在断路器来不及断开的很短时间内，短路电流产生与电流平方成正比的电动力将作用与变压器的绕组上，此电动力可分为辐向力和轴向力，在短路时，作用在绕组上的辐向力将使高压绕组受到张力，低压绕组受到压力，由于绕组为圆形，圆物受压力比受张力更容易变形。因此，低压绕组更容易变形。在突发短路时产生的轴向力使绕组压缩、扭曲、鼓包和匝间短路。使高压低压绕组发生轴向位移，轴向力也作用于铁芯和夹件。

因变压器在遭受突发短路时最容易发生变形的是低压绕组和平衡绕组，后使高中压绕组、铁芯和夹件。所以，变压器短路事故的拉闸主要是检查绕组、铁芯、夹件以及其它部件。

2变压器遭受短路故障后的试验及检查

由于变压器短路时，在电动力作用下，绕组同时受到压拉、弯曲等各种力的作用，其造成的故障有时较隐蔽，不容易检查和修复，所以短路故障后对绕组情况应予重点检查。

2.1变压器油及气体分析

变压器遭受短路冲击后，在气体继电器内部会积聚大量气体，因此在变压器事故后可收取继电器内的气体和对变压器内部的油进行化验分析，可判断事故性质。

2.2 变压器直流电阻的测量

根据变压器直流电阻的测量值来检查绕组的直流电阻不平衡率与以往测量值相比较，能有效地考察变压器绕组受损情况。例如，某台变压器短路事故后低压侧A相直流电阻增加了约10%。因此判断绕组可能有断股情况，后经绕组吊出检查，发现A相绕组断股。

2.3变压器绕组绝缘电阻测量

在变压器检修前后，以及干燥时应用2500V摇表测各绕组对地以及绕组之间的绝缘电阻吸收比，绕组的绝缘电阻通常应大于500MΩ且不应低于初次测得值的70%。按电力变压器运行规程的要求，对油浸电力变压器绕组的绝缘电阻的允许值见下表，合格与否应以浸入油中所测得的数值为准。注油后应静放5~6h再进行测量。

油浸电力变压器绕组的绝缘电阻允许值单位：MΩ

2.4 变压器绕组电容量的测量

绕组的电容由绕组匝间、层间及饼间电容和绕组发电容构成。比电容和绕组与铁芯及地的间隙、绕组与铁芯的间隙、绕组匝间、层间及饼间间隙有关。当绕组变形时，一般是S形弯曲，这就是导致绕组对铁芯的间隙距离变小，绕组对地的电容量将变大，而且间隙越小，电容量变化越大。因此绕组的电容量可以间接地反映绕组的变形程度。

2.5 吊罩后的检查

变压器吊罩后，如果检查出变压器内部有熔化的铜渣或铝渣或高密度电缆纸的碎片，则可判断绕组发生了较大程度的变形和断股等。另外，从绕组垫块移位或脱落、压板等位、压钉位移等也可以判断绕组的受损程度。

2.6铁芯与夹件的检查

变压器的铁芯应具有足够的机械强度，铁芯的机械强度是靠铁芯上的所有加紧件的强度及连接件来保证的。当绕组产生电动力时，绕组的轴向力将被夹件的反作用力抵消。如果夹件、拉板的强度小于轴向力时，夹件、拉板和绕组将受到损坏。

因此，应仔细检查铁芯、夹件、拉板及其连接件情况。

2.6.1 检查铁芯上铁轭芯片是否有上下窜动情况。

2.6.2 应测量穿芯螺杆与铁芯的绝缘电阻，检查穿芯螺杆外套是否受损，检查拉板、拉板连接件是否损坏。

2.6.3 因在变压器短路时，压板与夹件之间可能发生位移。使压板与压钉上铁轭的接地连片拉断或过流烧损，所以还应该检查绕组的压钉及上铁轭的接地连接是否可靠。

3 变压器短路故障处理中应注意的事项

在彻底查清事故原因后应对变压器做认真、仔细的检修，还应注意一下几点

3.1 更换绝缘件时应保证绝缘性能，且符合要求方可使用。特别对引起支架木地的绝缘应引起重视。木块在安装前应置于80℃左右的热变压器油浸渍一段时间，以保证木块的绝缘良好。

3.2变压器绝缘测试应在变压器注油静止24小时后进行，由于某些受潮的绝缘件在热油浸泡较长时间后，水分会扩散到绝缘件表面。如注油后就试验往往检查不出来。例如一台3

4.5MVA的110KV变压器低压侧处理时更换了10KV铜牌的支架木块，变压器注油后试验一切正常。10KV低压侧对铁芯、夹件及地电阻减小为约1M？。后经吊罩检查，发现10KV铜排的支架木块绝缘非常低，因此绝缘测试应在变压器注油静止24小时候进行较为可靠。

3.3铁芯回装应注意其夹角，并不是测量油道间绝缘。特别要注意油道处的芯片夹角，要防止芯片搭接造成芯片多点接地。例如一台120MVA的220KV变压器，在低压侧更换绕组回装上铁轭时，由于回装时没注意芯片夹角，又没有不时测量油道间绝缘，安装完毕后测量油道间绝缘为0，最后花费了较长的时间才找到是由于铁芯芯片尖角短接了油道。

3.4更换抗短路能力较强的绕组材料，改进结构，变压器绕组的机械强度主要是由下面两个方面决定的：一是由绕组自身结构的因素。二是绕组内径侧的支撑及绕组轴向压紧结构和拉板、夹件等制作工艺所决定的。当前，大多数变压器厂家采用半硬铜线或自粘性换位导线来提高绕组的自身抗短路能力，采用质量更好的硬纸板筒或增加撑条的数量来提高绕组受径向力的能力，并采用拉板或弹簧钉等提高绕组受轴向力的能力。