永学良
国电宁夏石嘴山发电有限责任公司 宁夏回族自治区 753202
摘 要：变压器是通过电磁感应原理改变交流电压，可以实现电压变换、电流变换、阻抗变压以及稳压等作用，是变电站最核心的设备，一旦变压器出现异常，可能导致过电压、过电流，造成变压器温度快速升高，变压器绝缘体破坏，甚至引起变压器起火等现象， 直接导致大范围的停电故障。电力变压器在电动力或者机械力作用下，绕组出现轴向或者径向尺寸变化，导致绕组位置发生位移、鼓包或者局部扭曲等，从而影响到变压器的正常运行。本文主要分析了大型变压器绕组变形的原因，并结合实际案例分析，大型变压器绕组变形故障的原因以及处理措施。
关键词：大型变压器；绕组变形故障；措施
引言
一般变压器绕组是铜或铝导线，在受到机械力或电动力等较大应力作用时，绕组的尺寸和形状会发生变化。具体而言，一是变压器在出厂运输或安装过程中受到碰撞冲击会产生断股、移位、扭曲现象；二是变压器在运行中受到短路电流热和电动力的作用时，短时间内会发生绕组变形，严重时可能导致相间短路、烧毁。变压器绕组变形后一般都能继续投运，但对变压器和电力系统运行都有危害，带病运行对电网也是一种安全隐患。由于变压器是全封闭的电气设备，从外观上很难看出内部的变形情况，在现场不吊芯检查的情况下，只能通过外部试验来快速了解绕组变形状态。因此，我们必须对变压器绕组变形进行检测，判断变形的严重程度，并根据诊断结果制定相应的防范措施，从而降低故障率，保证电网安全运行。因此，变压器绕组变形测试意义十分重大。
1大型变压器绕组变形原因
变压器在运输、安装过程中受到外力影响出现变形，变压器绕组发生变形，可能导致变压器内部绝缘体的距离变大或者变小，遇到雷雨天气，容易出现匝间现象，从而导致变压器主绝缘局部发电，造成短路故障和绝缘体击穿等问题，影响到电网的安全运行。根据变压器变形故障进行分析，发现变压器变形主要包括以下几个方面的原因：
1.1受到电动力的影响
大型电力变压器在运行过程中，受到风雨雷电等自然因素或者人为因素的影响，变压器受到短路电流的冲击，导致变压器的绕组温度升高，在电动力作用下产生变形。变压器的电动力可以分为横向力和纵向力。横向力在变压器上起到拉伸外部线圈、连接内部线圈的作用，从而实现整个线圈相对横向力的硬度。电流的方向和线圈的位置决定横向力的作用。一般是在条用绝缘筒支撑结构上绕上线圈，线圈受到支撑条的弯曲力和压缩力的影响，如果两者的合力超过了线圈的最大受力点，则线圈出现变形或者永久性损坏；纵向力是线匝和线段出现纵向弯曲力，让线段之间的垫块产生压缩现象，一定情况下弯曲力可能脱离铁芯株，传递到铁轭上。在变压器的线圈两端位置的线段最容易发生弯曲力，线圈中心的垫块最容易发生压缩力。变压器在运行过程中，遇到短路故障、三相接地故障造成的过电流，内部的线圈容易发生横向力和纵向力的合力，从而导致变压器绕组变形。
1.2变压器绕组自身缺陷
大型变压器的容量比较大，承受的电力荷载比较大，变压器在运行过程中，受到风雪、雷电等自然因素的影响，或者运输、安装过程中，变压器的绝缘体被破坏或者安装质量不合格，受到撞击，导致变压器绕组变化。变压器长期运行过程中，变压器绕组承载力下降，很容易超过变压器绕组设计的承载力的要求，从而导致变压器的绕组无法承受过电流造成的冲击，出现变压器绕组变形。
1.3变压器保护装置失灵
变压器作为变电站的主要发电设备，变压器的运行稳定性直接关系到电网的运行。因此需要在电力变压器安装保护装置，一旦变压器出现过电压或者过电流，保护装置可以自动断开短路电流或者电压，起到保护作用。如果变压器的保护装置失效，变压器运行过程中，出现短路故障，但是变压器保护装置没有发生跳闸或者断开动作，则导致变压器故障。
2大型变压器绕组变形故障分析及处理措施
某220KV变电站在雷雨天气，多条线路出现跳闸现象，并在25KV侧出口出现短路，造成变压器差动保护，重瓦斯跳闸。该变电站的变压器型号为SSZ10-180000/220，事故发生后，技术人员立即对故障检修排查，通过检查变压器的二次回路，变压器绝缘油、气样进行色谱分析，对绕组变形和绕组直流电阻进行检查，瓦斯继电器进行校验，检查继电器是否可靠。
2.1色谱数据分析
通过试验，采集了瓦斯气体和变压器的绝缘油，得出以下数据：
样本名称 H2 CO CO2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 总烃 备注
本体油样 4.3 1000 2500 2.5 0.47 1.1 0 4.3 底部
表1 变压器本体底部故障前取样气体组分含量统计表
样本名称 H2 CO CO2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 总烃 备注
本体油样 4.1 1130 3000 5.3 2.4 0.98 4.5 13 上部
本体油样 9.8 1140 3000 7.2 4.6 1.21 8.8 22 中部
本体油样 18 1200 3300 14.4 10.9 1.8 16.3 44 底部
瓦斯气体 ＞3000 ＞12000 3500 ＞7700 704 20 2825 气样
表2为变压器故障2小时后不同位置取样气体组分含量统计表
通过上述表格的数据分析，可以得出此次变压器的故障为电弧放电故障，此次本体油样色谱与上一次试验数据有一定的差异，并且超过电网运行规程数值，通过 C2H2 / C2H4 、 CH4 / H2 、C2H4 / C2H6比值分析，得出变压器故障为电弧放电。通过CO、CO2 数据分析，得出CO2 /CO的比值＜3，与故障前测量的两者数据的并没有太大相差，可以得出局部放电线圈绝缘值没有受到太大影响，说明变压器线圈并没有烧断。根据变压器故障2小时后，变压器本体不同位置的油样，发现变压器本体底部气体的浓度值最大，由此可以判断出此次故障主要发生在变压器本体的下半部分。
2.2变压器绕组变形测试
由于220KV变压器没有绕组变形的初始数据，所以只能用三相绕组幅频响应特征进行横向对比分析，发现变压器的高压侧、中压侧绕组波形正常，低压侧曲线波峰和波谷的频率分布和分布数量存在一定的差异。但是该变压器厂家同一时期同一型号的三相绕组幅频响应特征一致性比较好，由此可以判断出变压器可能受到突发性短路电流冲击导致绕组变形。
2.3变压器绕组变形处理措施
将变压器返厂维修检查发现，变压器的低压绕组C相明显变形，下半部分存在明显放电痕迹，少量绝缘层破坏，导致导线外泄，2匝线圈间存在短路现象。因此，及时更换220KV变压器的低压绕组和调压线圈，所有线圈外部增加外撑条，线圈按照5MPa压强进行压紧，提高垫块的绝缘机械强度，在绝缘层破损的位置涂抹绝缘油，提变压器本体的绝缘性能。
变压器作为电力系统的关键设备，变压器绕组变形影响到变压器的正常运行。因此，必须重视变压器绕组变形问题。在设计生产过程中，要考虑到变压器的使用环境，选择抗短路性能比较好的变压器，提高变压器绕组的抗短路性能。变压器出厂后，需要做好相关的防护措施，做好器身定位装置，防止变压器的运输、吊罩过程中，变压器受到冲击，从而导致内部的绕组出现变形移位等现象。
变压器的抗短路电动机械力性能与变压器压紧结构的强度、变压器的绝缘性能、绕组的绕制质量有关。绕组在抗击短路电流冲击的时候，导线的抗拉、抗弯、抗压强度等固有的机械强度如果达到设计要求，则可能导致绕组变形。绕组通过压紧后，段与段之间、垫块、端圈等相间受到摩擦力的影响形成稳固力。如果压紧力过小，线段与绕组间隙比较大，那么线段容易发生位移、倾斜、变形，导线绝缘体被破坏；绕组压紧力过大，超过一定范围值，压紧结构将发生变形，从而降低绕组抗短路电动机械力。因此，需要选择合适的变压器绕组压紧力，防止变压器绕组变形。在压紧的时候，保持压紧力的均匀。
变压器运输安装过程中，受到外力影响，变压器绕组可能出现变形。因此，变压器安装后，需要进行绕组变形试验，通过绝缘电阻、介质损耗等电气试验，判断变压器绕组试验数据是否符合变压器绕组运行的要求。
3变压器绕组变形现场测试注意事项
一是变压器绕组变形测试应该采用频率响应分析测试方法，之后，再进行变压器绕组直流电阻实验。二是一定要及时拆除与变压器套管相连的引线，并且，也要保证这些引线与变压器的套管有着一定的距离。同时，分解开关的位置也要及时检查，保证其测试档位与需求一致。为了最大限度保证测试的准确性，分接开关建议保持在1档。三是工作人员在测试之前，都要检查输入端与检测端是否符合要求，其接线方向是否正常。四是测试之前，要合理选择测量的接地点，保证试验线夹接触良好。对于工作人员而言，既要合理选择接地点，也要做好记录，并保证测试的全过程都要接地良好。五是测试过程中，工作人员应该固定好线缆，避免因为线缆的震动影响到测试的准确性。并且，线缆震动也会导致仪器容易受损，因此，线缆的固定也是变压器绕组变形现场测试应该注意的重点问题。
结束语
总而言之，为了确保变压器处于正常的运行状态，需要对变压器绕组变形状态信息不断进行收集以及完善，便于对后期变压器的有无变形现象进行判断。在变压器遭受短路电流冲击之后，需要对变压器的各种变化量进行核对，完成短路阻抗试验以及频响试验等数据，对变压器是否存在变压器绕组变形程度进行综合判断，为试验结论提供有利的依据。对存在的异常数据应该全面加以分析，对变压器内部有无存在绕组变形现象进行分析，绝缘损伤等故障，最终给出准确的变压器检修方案，以确保电网安全稳定运行。
参考文献：
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