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35KV主變匝間短路事故分析及反事故措施

文檔作者：李良軍董伯冬聞寶侖應俊文檔來源：大慶石油管理局電力總公司供電公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月19日
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!"#$ 主變匝間短路事故分析及反事故措施
李良軍，董伯冬，聞寶侖，應俊
（大慶石油管理局電力總公司供電公司，黑龍江大慶!"#$%#）
摘要：對一臺#%&amp;amp;’ 變壓器發(fā)生的繞組匝間短路事故進行了詳細的分析，提出了在變壓器改造和投運過程中
應采取的反事故措施。
關鍵詞：變壓器；事故；分析；預防措施
中圖分類號：!"#$% 文獻標識碼：&amp;amp; 文章編號：’$$’()#*+（*$$#）$,($$#$($#
% 前言
由于電力用戶對供電質(zhì)量要求越來越高，同時
由于大慶油田供電網(wǎng)采用最大需量電費制，所以不
需停電就可以方便地進行電壓調(diào)整的有載調(diào)壓變
壓器越來越受到青睞。
大慶油田供電網(wǎng)現(xiàn)運行的!"#$ 電力變壓器，
有%&amp;amp;’以上不是有載調(diào)壓變壓器，現(xiàn)已不適應采油
廠用電的要求。如果對這些變壓器進行更換，費用
將相當巨大，對現(xiàn)有設備也是巨大的浪費。所以，利
第!" 卷第# 期
$%%! 年# 月!"#$%&amp;amp;’"()"
&amp;amp;’()!"
*+,-+./+0
1’)#
$%%!
輪的安裝及繞組繞制；低壓繞組紙板筒采用浸酚醛
樹脂膠烘干固化處理，加強紙板筒的機械強度，并在
紙筒搭接時采取搭接方向與繞制方向一致（成型酚
醛紙筒采用對接），繞組繞制時減少反轉(zhuǎn)，減少紙筒
搭接處與鐵心戧茬，避免出現(xiàn)抱死現(xiàn)象。
（(）根據(jù)低壓繞組結構及產(chǎn)品容量，合理設計鐵
心窗高與繞組距離，"&amp;amp;$) 及以下產(chǎn)品的鐵心窗
高與繞組距離為!&amp;amp;**，+!&amp;amp;,- ."$) 產(chǎn)品的鐵心
窗高與繞組距離為(&amp;amp;**。這一點從繞組繞制及產(chǎn)
品成本方面考慮是最為合理的。間隙較大時，雖然繞
組易于繞制，但成本相對增加；間隙小于!&amp;amp;**，成
本雖降低，但繞組繞制難度太大，繞線齒輪很難卸
下，甚至不能保證產(chǎn)品質(zhì)量。
（"）采用的低壓紙板筒高度比繞組高度矮.**，
并在繞線齒輪凸臺上加軸向繞制裕度臺階.**,
!**，增加繞組的繞制裕度，便于繞組，特別是低壓
繞組繞制。
（+）對于產(chǎn)品容量為."$),"&amp;amp;$) 的低壓
繞組引出頭預埋達不到規(guī)定長度的，設計時盡量使
導線的寬厚比達到較合理值、合理分配線規(guī)與導線
并繞根數(shù)的關系、精確計算端圈空間所能預埋繞組
引出頭的長度，并提高導線退火質(zhì)量，繞線時采用導
線脹緊裝置、線匝排列緊密，通過以上措施保證低壓
引出頭的預埋長度及繞組繞制。
! 結束語
通過上述繞線設計及制造工藝方面的改進，卷
鐵心變壓器產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性大大提高，繞組制造
效率提高約-/( 倍。如我公司一臺0--12·31!-" 4
-&amp;amp; 和0--12·31+!&amp;amp; 4 -&amp;amp; 變壓器繞組的制作，分別由
原來. 人-(5 和-+5 提高到. 人-&amp;amp;5 和-.5。
參考文獻：
6-7 蔡長虹/ 一種卷鐵心變壓器繞組的繞制方法687/ 變壓
器，.&amp;amp;&amp;amp;!，(&amp;amp;（.）：."1.+/
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
萬方數(shù)據(jù)
第!" 卷
表! 主變故障后油色譜分析結果
成分!" #!$ #"!% #"!$ #"!"
總烴#&amp;amp; #&amp;amp;"
含量’!(·()* *+, -."/* **+/0 %"0/1 "*./. *-*-/- ,+0 "+..
結論電弧放電兼過熱故障
表" 主變高壓繞組直流電阻值
項目高壓繞組直流電阻值’" 相間最大差值占
三相平均值百分比
直流阻
相別2&amp;amp; 3&amp;amp; #&amp;amp; 值最小相
出廠值1/-.. " 1/-." $ 1/-.0 - */-+4 3&amp;amp;
事故后值1/--" + 1/--$ 0 1/--, + "/1+4 2&amp;amp;
用現(xiàn)有變壓器進行有載調(diào)壓改造，就成為既經(jīng)濟又
可行的好途徑。近年來，有些采油廠已經(jīng)開始進行這
方面的設備改造，并收到了比較好的效果。
但是，近期發(fā)生了一起由于進行改造而發(fā)生的
變壓器質(zhì)量事故。本文對這起典型事故原因進行了
詳細的分析，有針對性地提出了在變壓器制（改）造
工藝控制和變壓器投運過程中應采取的反事故措
施，希望這對于保證變壓器改造質(zhì)量，進一步推動油
田供電網(wǎng)-.56 變壓器有載調(diào)壓改造的進程有所幫
助。
! 事故概況
!#" 事故經(jīng)過描述
"11- 年** 月*$ 日$ 時$% 分，某變電站" 號
主變氣體繼電器動作，主變高、低壓側(cè)開關跳閘。
!#! 現(xiàn)場調(diào)查情況
" 號主變于*- 日運抵變電所并安裝完畢，當日
*0 時*% 分投入運行，其后頻發(fā)氣體繼電器輕瓦斯
報警，起始. 次的間隔時間約是-789、.789、0789、
*1789、-1789，呈逐次延長的趨勢。
由于主變運到現(xiàn)場后受到變電所院門高度限
制，所以拆卸了儲油柜和套管。變壓器安裝就位后，
進行了補油。根據(jù)送電時間安排，要求當天送電，未
滿足《電力變壓器運行規(guī)程》要求的新裝、大修、事故
檢修或換油后的變壓器，**156 及以下電壓等級的
在施加電壓前靜止時間不應少于"$: 的規(guī)定。
施工單位對頻發(fā)氣體繼電器輕瓦斯報警，按照
常規(guī)判斷為油中混入空氣，在進行. 次排氣認為穩(wěn)
定，然后就撤離現(xiàn)場。其后，主變氣體繼電器再次發(fā)
出輕瓦斯信號，運行人員未進行排氣，也未通知施工
單位，直到次日早晨發(fā)生跳閘事故。
變壓器從投運到發(fā)生事故，僅運行** 個半小
時。
" 故障后試驗情況
$#" 電氣試驗
事故發(fā)生后，測試主變高低壓側(cè)繞組絕緣電阻
合格，高壓側(cè)繞組直流電阻值與出廠試驗值相比發(fā)
生了變化（見表*）。
$#! 油色譜分析
事故后，對變壓器取油樣進行色譜分析，!"
含
量超出注意值*.1!( ’ (；#"!"
含量超出注意值
.!( ’ (；總烴含量超出注意值*.1!( ’ (（見表"）。
通過三比值法判斷得出結論：
主變內(nèi)部發(fā)生了電弧放電兼過熱故障。
# 故障后變壓器吊芯檢查情況
該主變在發(fā)生事故當天就被運回制造廠，** 月
*. 日進行吊芯檢查發(fā)現(xiàn)：#2 相高壓繞組第$* 段，
也正是*;+ 分接抽頭中的第0 抽頭所在的線段，共
有兩處熔斷，一處位于第0 抽頭根部及緊鄰的繞組
墊塊右側(cè)區(qū)域，抽頭根部線段最外層一根燒斷，墊
塊右側(cè)區(qū)域內(nèi)側(cè)燒斷- 根（圖*）；另一處位于面向
有載分接開關側(cè)，由外向內(nèi)數(shù)第";0 根扁銅線燒
斷，并與相鄰下一段繞組熔焊在一起（圖"）。故障相
繞組位置見圖-（注：每匝導線為" 根并繞）。$第
!"
萬方數(shù)據(jù)
李良軍、董伯冬、聞寶侖、應?。?"#$ 第% 期主變匝間短路事故分析及反事故措施
!" 段最外層一根導線沿整個圓周對稱分布有受到
軸向力沖擊造成的向上彎矩產(chǎn)生的波浪形永久變
形。!三相繞組均發(fā)現(xiàn)有線段外層松散，未承受到
墊塊軸向壓緊力的情況。"導線熔斷產(chǎn)生的大量銅
渣散布在繞組上和油箱底部。
! 變壓器概況
# 號主變型號為$%&amp;amp;’()*** + ,-， 電壓組合為
（,).-/,0#.-1）+ 2.,34，額定電流"#*5+ ’,,5。主變
運行在分接2 擋，即分接抽頭2—’ 連通。事故發(fā)生
前低壓側(cè)負荷電流為#2*5。
該主變?yōu)?**, 年6 月完成改造的主變。改造
方案是：利用$%’ 型變壓器原繞組，在高壓繞組上
端部增加# 段繞組，重新抽取分接抽頭，共) 個抽
頭，加裝有載分接開關。油箱外殼進行相應改造。
改造過程中，針對繞組改造的主要工藝操作如
下：#在高壓繞組上端部增加# 段線餅；$對高壓
繞組第!" 段原引出抽頭焊接引線并進行絕緣包
扎；!在高壓繞組第!# 段添加" 匝導線，并引出糾
頭（位于第!" 段抽頭處熔斷區(qū)域正下方），對糾頭
焊接和絕緣包扎；"壓裝繞組。
" 事故分析
通過檢查分析判定，導致變壓器繞組匝間短路
燒損的原因是繞組導線紙包絕緣在改造過程中或
在- 次空載合閘沖擊下受損。在投運后的"" 個半
小時中，由于熱和電磁振動的累積效應導致匝絕緣
擊穿。
由于變壓器運行當中，繞組的絕緣損傷同時受
到自身絕緣材料、溫度、濕度、電場、電磁力振動、周
圍介質(zhì)等因素的影響，鑒別導致縱絕緣損傷的主導
因素必須結合主變改造的整個工藝流程和現(xiàn)場投
運過程逐個環(huán)節(jié)進行分析。
導致主變壓器繞組匝絕緣損傷的可能原因，一
是改造過程中，繞組導線紙包絕緣受到輕度損傷；
二是導線焊接過程中焊渣落入繞組線匝內(nèi)；三是繞
組壓裝質(zhì)量差，抗沖擊的動穩(wěn)定性得不到保證，在
合閘沖擊下導線抖動，紙包絕緣受損。當然也可能
是以上# 個或, 個原因共同作用。詳細分析如下。
（"）改造過程中，繞組導線紙包絕緣可能受到
輕度損傷。
#在高壓繞組第!" 段原引出抽頭焊接引線并
進行絕緣包扎時受到損傷。$在高壓繞組第!# 段
添加" 匝導線，并引出糾頭（位于第!" 段抽頭處熔
斷區(qū)域正下方），糾頭焊接和絕緣包扎時，焊接過程
中可能由于火焰燎傷或局部高溫使紙包絕緣受損，
導線整形過程中可能使紙包絕緣受到機械損傷。!
繞組線匝排列不緊密，繞組壓裝過程中可能受到機
械損傷。繞組匝絕緣的輕度損傷，在做例行試驗時
有可能暴露不出來，變壓器投運后，絕緣損傷加劇
導致短路事故。
（#）導線焊接過程中焊渣落入繞組線匝內(nèi)。
在高壓繞組第!"、!# 段兩處均進行了焊接操
作，有可能由于防護不當使焊渣落入繞組線匝內(nèi)，
變壓器投運后，由于電磁力振動使導線絕緣損傷。
（,）在繞組的繞制、壓裝中，因線匝排列不緊
密，繞組輻向、軸向的壓緊沒有得到有效的保證，繞
組抗沖擊的動穩(wěn)定性能差。當受到合閘沖擊時，導
線振動，匝絕緣受損。尤其是墊塊周圍區(qū)域受到剪
切應力的影響更大。
分析認為，這起,-34 主變壓器燒損事故的根
本原因是改造過程中工藝質(zhì)量控制不嚴格，變壓器
在出廠時就存在質(zhì)量缺陷。
# 反事故措施
針對上述事故分析，變壓器制造廠家應采取以
下相應的反事故措施。
在設計合理和線材質(zhì)量合格的前提下，為保證
繞組匝絕緣強度和抗沖擊動穩(wěn)定性能，必須對變壓
器制（改）造過程中一些關鍵工序，如墊塊預處理、
繞組繞制、繞組壓裝干燥、繞組套裝、器身裝配、導
線焊接、器身清潔等方面進行嚴格的工藝控制。
（"）墊塊預處理
對所有的絕緣墊塊進行預密化（密度達".#7+89,:
".,7 + 89,），使墊塊的收縮率降到最低限度。
（#）繞組繞制
導線繞制緊密無間隙，無扭曲變形，線段緊實
平整；對導線的換位、跨段、升層及引出線端等處，
均應按規(guī)定加強絕緣并綁扎固定。
!"
萬方數(shù)據(jù)
第!" 卷
收稿日期：#$$!%$#%""
作者簡介：李良軍（"&amp;amp;’"%），男，黑龍江大慶人，大慶石油管理局總公司供電公司工程師，從事電網(wǎng)技術管理工作；
董伯冬（"&amp;amp;’"%），男，黑龍江大慶人，大慶石油管理局電力總公司供電公司工程師，從事供電網(wǎng)技術管理工作；
聞寶侖("&amp;amp;)&amp;amp;%*，男，黑龍江大慶人，大慶石油管理局電力總公司供電公司工程師，從事供電網(wǎng)技術管理工作；
應?。?quot;&amp;amp;)&amp;amp;%），女，黑龍江大慶人，大慶石油管理局電力總公司供電公司工程師，從事供電網(wǎng)技術管理工作。
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（4）繞組壓裝干燥
繞組在套入鐵心前后均應采用恒壓干燥工藝，
使各個繞組受壓力均勻，避免套裝中的繞組彈高而
影響插片工作。同時可以及時發(fā)現(xiàn)各繞組由于絕緣
干燥后的收縮不一致而導致繞組高度不一致的缺
陷，并盡快處理。
（5）繞組套裝
繞組套裝過程中，注意不能劃傷導線絕緣，保
證繞組與芯柱，以及高低壓繞組之間松緊適度。
（6）器身裝配
器身裝配時要保證足夠的軸向壓緊力，保證變
壓器遭受短路沖擊時，能夠承受巨大的輻向、軸向
電動力。同時還要注意在壓緊時，不能損傷導線絕
緣。
（3）導線焊接（磷銅焊條氣焊）
導線待焊部位應平整美觀，便于把持施焊；
用阻燃的石棉板將可能被火焰燎傷和濺入焊
渣的部位遮擋嚴密；
做好焊點附近導線絕緣的保護，用濕的石棉繩
將導線根部包扎好，保證紙絕緣不燒焦。在焊接過
程中，必要時應對石棉繩澆水；
焊接時，先將導線預熱至一定溫度，再加入磷
銅焊條，待焊縫滲透飽滿后使其冷卻；
焊好后，檢查焊接質(zhì)量，清除焊渣、雜質(zhì)，銼去尖
角、毛刺，用絕緣紙包扎緊實至要求厚度，同時繞組
引出線要可靠固定。
（F）器身清潔
在器身裝配前，要注意各組件防潮、防潮；器身
裝配過程中，要防止雜物落入器身；器身裝入油箱
前，用變壓器油徹底沖洗，清除異物。
另外，新裝、大修、事故檢修或換油后的變壓器，
在施加電壓前靜止時間要滿足規(guī)程規(guī)定的時間，保
證油中空氣充分排凈。遇到頻發(fā)輕瓦斯報警的異常
情況，應立即化驗氣體成分，或進行色譜分析，判斷
是否存在內(nèi)部絕緣缺陷，以防止缺陷擴大導致事故。
參考文獻：
G2H 董其國C 電力變壓器故障與診斷G/HC 北京I中國電力出
版社1JKK2C
GJH 中國電力企業(yè)家協(xié)會供電分會C 變壓器檢修G/HC 北京I
中國電力出版社12LLLC
G4H !M N 96FJOL61電力變壓器運行規(guī)程GPHC
G5H !M N 96L3O2LL31電力設備預防性試驗規(guī)程GPHC
G6H !M N 9FFJOJKKK1變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則
GPHC

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