探究干式配电变压器线圈短路故障原因及对策

文/薛晓月，南京大全变压器有限公司

探究干式配电变压器线圈短路故障原因及对策

文/薛晓月，南京大全变压器有限公司

变压器作为工业企业的基础设备，它的技术随着现代社会科技水平的提高不断进步。干式配电变压器的广泛应用，随之而来的就是各种干式变压器故障的频发。本文主要探究了干式配电变压器线圈短路故障原因及对策。

干式配电变压器；线圈短路；故障原因；对策

变压器已有一百多年的历史，其中最早的变压器就是干式变压器。上世纪六十年代，德国制造出第一台使用环氧树脂作为线圈绝缘材料的干式变压器，自此干式变压器进入一个大发展的阶段。我国的干式变压器的生产和发展已有40多年的历史，经历了大部分工业制造产品所需要经历的阶段，即自行研制开发及引进国外先进技术的阶段。树脂干式变压器相比油浸式变压器具备了运行安全可靠、无污染、免维护及可直接深入负载中心等优点。

随着我国经济社会的迅速发展和干式变压器制造技术的不断提升，近年来，干式变压器以其防火性能好、免维护、无污染、抗短路能力强、耐热性能高、安全可靠和运行维护方便等优点，在我国已被广泛应用于商业建筑和工业企业的配电站中，干式变压器已逐渐成为我国配电变压器应用中的主体。

1 变压器的结构与特点

干式变压器是对充油变压器而言，一般讲以空气作为冷却介质以固体材料作为绝缘介质的干式配电变压器有开启式、树脂浇铸式两种形式。

1.1 开启式干式变压器采用了高绝缘、高耐温、不吸潮、抗老化、机械性能好的绝缘材料，如玻璃纤维、聚脂纤维无纺布、环氧树脂及添加剂、诺麦克纸等F级以上绝缘材料制作开启式干式变压器线包。线包绝缘等级高，热容量大，不吸潮。开启式变压器线包绕制方法与普通线包绕制没有大的不同，除线包使用了上述绝缘材料外，为了保证变压器耐压强度，有的线包在绕制过程中线包层间进行了湿环氧树脂涂复，有的线包端部还进行了特殊端封处理。

1.2 树脂浇铸式是指铁心表面用而高温、防潮、防腐的树脂涂覆，线圈在真空状态下用环氧树脂浇铸成型后直接与空气接触的干式变压器。由于该类别的变压器围绕组浇铸在环氧树脂绝缘中，其机械强度、耐湿能力、抗短路能力都较高，能在湿度为1oo%的环境中安全运行。

2 干式配电变压器线圈短路故障描述

本故障变压器为一台10kV干式配电变压器，变压器型号为：S CBIO-800／10，已投运5年，故障时间发生在负载比较低的凌晨，因此，故障时无过负荷运行情况。根据故障现场观察，故障变压器A相高低压线圈简体上端及外壁留有明显的燃烧时烟熏遗留痕迹，高压线圈A相简体内壁也隐约可见故障部位。

由变压器铭牌可知，故障变压器联接组别方式为Dynl1，由此可作出变压器高压侧线圈联接方式如图l所示。

图1 变压器高压侧线圈联接方式

3 线圈短路故障变压器试验

通过外观检查无法判断变压器故障后变压器的质量状态，无法分析发生故障的可能原因。因此必须对变压器进行相关试验，根据试验测试数据并结合理论分析，进一步对故障原因以及故障造成的后果进行判断，从而为故障的后续处理提供技术支持和决策依据。为此，本文选择变压器线圈绝缘试验和线圈直流电阻测试试验两个项目作为故障分析的试验依据。通过绝缘试验，可以判断高低压侧线圈之间、高低压侧线圈对地是否短路；通过高低压侧线圈直流电阻测试，可以判断线圈是否有匝间短路或线圈开路情况。最终，可根据测试结果，结合理论分析形成判断结论。

1)故障变压器绝缘电阻试验。分别对变压器进行高压线圈对大地、低压线圈对大地、高低压线圈之间、铁芯对大地之间的绝缘电阻试验，测试结果分别为：20000+、2000+、20000+、1000+MQ，试验数据均合格。

2)故障变压器直流电阻测量。对变压器线圈进行直流电阻测量后(高压侧线圈在运行挡位进行测量)，测量数据如表l所示。

表1 变压器线圈直流电阻测量值

4 变压器线圈直流电阻测试结果理论分析

4.1 变压器线圈正常时测试结果分析

在理想状态下，各相线圈大小是相等的。一台合格的变压器，其各相线圈的实际电阻值也是近似相等的。设定各相线圈电阻值相等且大小为，那么在高压线圈三角形联接方式下，测量两点之间电阻实质就是测量其两点之问两个串联电阻和另一个电阻的并联值。根据串并联电路中的电阻计算方法，变压器正常时，高压侧线圈测量电阻值为：RAB=RBC=RCA=(2／3)R。

4.2 变压器线圈不正常时测试结果分析

以此变压器发生故障后状态为分析背景，单相线圈在匝间故障时，根据变压器线圈的绕制特点，一种可能是：引起同一相线圈上下层间的短接，由此会引起线圈匝数减少，线圈电阻变小；还有一种可能是：由于故障烧熔因素，线圈局部点接或线接，由于金属材料的电阻大小和金属的截面积大小是成反比的，因此这种现象的出现会使线圈电阻变大。

在某一相线圈出现故障时，当测试结果显示两组值大小基本相等，一组值相比其他两组偏小时，说明线圈匝间短路故障后造成线圈匝间短接；当测试结果显示两组值大小基本相等，一组值相比其他两组偏大时，说明线圈匝间短路故障后造成线圈匝间点接或线接。

4.3 线圈电阻值两种极端情况分析

以上分析了线圈在故障影响下变大和变小且保留一定大小值的情况，但是还有两种极端的情况，进一步分析可知：(1)某一相线圈故障后首末端趋向短接情况，也就是说故障相电阻趋向于零；(2)某一相线圈故障后线圈某处趋向断裂，也就是说故障相电阻趋向于无穷大。

根据干式变压器的构造、制造特点，线圈首末两端分处线圈筒体上下两个部位，第一种情况出现的可能性不大。但是，根据变压器绕制特点，第二种情况出现的可能性还是比较大的，因此，需要重点分析第二种情况。

5 干式配电变压器线圈短路故障对策

可采取的措施主要有五种：(1)对变压器高压线圈A相进行更换；(2)规范干式变压器设计、制造、试验标准，提高设备性能；(3)改进环氧树脂浇注工艺，消除体内气泡。(4)加强变压器在线运行情况监测；(5)改善变压器现场运行环境，降低环境温度、湿度。有条件时最好能在变压器最大负荷运行下，用红外测温仪检查干式变压器的最热点部位，并有针对性地调整风扇冷却设备的方向和角度，控制变压器局部温升，保证变压器的安全运行。

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