变压器交流耐压试验中发现的故障分析

摘要: 对更换的一台有载调压变压器发生的放电矿障进行了分析。经详细分析计算、断定是某一
部分的绝缘件表面受潮引起事故、并通过试验验证了上述判断的准确性。
叙词: 变压器　交流　耐压试验　故障　分析
一、事故经过
我局北洛35kV 变电站增容, 更换1 号主变。由原来的无励磁调压SL 7 - 3150／35 主变更换为有载调压SFZ7 - 10000／3 5 主变。吊心前试验时, 除交流耐压试验项目没做外, 其它所有的试验项目均合格。经吊心检查,最后做交流耐压试验。使用的是交流耐压配套试验设备。
试验变压器特性参数如下:
型号: TDJ; 容量: 25kVA; 电压比:
150kV ö3 80V; 电流比: 0. 168A ö65. 8A; 阻抗:
7. 9%。
感应式移圈调压器的特性参数为: 型号:
TDJA - 25ö 0. 5; 输出容量: 25kVA; 输入电压:
380V; 负载电压: 0～ 450V; 最大输入电流:
85A; 最大负载电流: 55A。
根据试验规程标准, 变压器高压侧短时交流耐压U el 为72kV。应在试验变压器低压侧施加的电压为U 1 = U el／Ke =72000／(150000／380) = 182V。变压器低压侧短时交流耐压U e2 为30kV , 应在试验变压器低压侧施加的电压为U 2 = U e2／Ke =30000／(150000／380)= 76V。
试验前, 考虑变压器容量较大, 能使变压器线端电压升高, 估计升高电压△U = 2kV 左右,那么高压侧耐压时, 应从试变低压侧施加的电压U 实加= (72000 - 2000)／(150000／380) =177V。
试验过程中, 先对变压器低压侧做耐压试验, 合格后对高压侧试验。高压侧试验时, 在试
变低压侧施加电压到174V 时, 变压器内部有很大的放电声。立即停电, 外观检查无异常后,又加压试验, 在施加电压到170V 时, 又产生放电响声。经研究, 决定在高压试验回路中串接一电流表, 直接测量高压侧电流, 观察其变化规律,经查正常后, 再次试验。当电压指示172V , 电流为158mA 时, 又发生放电现象, 稍停3s, 放电持续激烈, 但电流却不增大, 只在158～ 170mA之间摆动。还不足以使试验保护装置跳闸, 故再一次停电研究。
二、事故分析
经分析, 这种现象不是绝缘不良造成的。因为当绝缘不良击穿时, 电流随电压的增加而增
大很多, 而在本测试过程中电流却是缓缓增加。故考虑有两种因素: 一是高压引线对外壳或铁心距离不够引起放电; 二是高、低压绕组之间放电。我们把低压侧短路接地线拆除后, 再加压试验仍放电, 由此判断是高压引线及绕组对地距离不够而放电, 再一次吊心检查理。吊心后, 认真检查发现A 相高压引线与上轭的距离为2cm , 并且高压引线的绝缘纸约有长2cm 严重烧焦。我们更换烧焦的绝缘纸, 加大引线对铁轭的距离。工作完成就盖上钟罩, 注油静置放一段时间后, 重新加压试验, 在电压升到170V 时, 又发生放电现象, 断定是变压器绕组内部故障。进一步分析认为, 绝缘纸不是放电烧焦的。若放电击穿, 纸上应有小孔, 短时间去穿放电,不能发热烧焦。再则, 这段距离虽然很近, 但是浸在击穿强度为55kV ／2. 5mm 的绝缘油中, 是远远不能引起放电的, 经查实, 高压引线时, 还没有全部降温就包上绝缘纸造成的。究竟是设备内部故障还是所加电压太高造成的击穿?分析计算如下:
变压器高压侧电容量为:
Cx = R 4CN（100 + R 3）／R N (R 3 + ρ)= 3184 × 50 × （100 + 74）／60 × (74 + 0. 5)= 6197pF
式中　R 4 —— 标准固定无感电阻, 其值为
31848Ω
CN —— 标准真空电容器, 电容量为
50p F
R N —— 分流器位置电阻, 它随分流器
开关位置的不同而不同, 这里
取RN = 608Ω
ρ—— 滑线电阻, 取Q= 0. 58Ω
R 3—— 高压侧可调电阻, 取R 3 = 748Ω
变压器高压侧耐压试验电流为:
Ic = ωCxU el= 314 × 6197 × 10- 12 × 72 × 103= 140mA
变压器线端电压升高值为:
△U = U elωCxU 2HZK%／SH　= 72 × 103 × 314 × 6197 × 10- 12×(150 × 103) 2× 7.9％／25 × 103 = 9961V ≈ 10kV
式中　CX —— 变压器电容量
U H —— 试变额定电压
SH —— 试变额定容量
Zk —— 试变额定阻抗
由此得知变压器端部电压升高值△U > 2 kV , 那么照此推算, 则试变低压侧应施加的电压为:
U =（U e - △U）／Ke= 157V
以前试验时, 相当于变压器高压侧施加的电压为70kV + 10kV = 80kV , 超出试验规程规
定的试验标准72kV , 但是没有超出出厂试验标准85kV 。通过以上分析计算, 断定造成事故的原因是某一部分的绝缘件表面受潮(如夹件、绝缘木、白布带等) , 当电压低时, 不能造成电压的游离; 当电压高时电子游离加快, 沿绝缘件表面同接地铁件间形成回路(即沿表面放电) , 放电后恢复正常, 然后, 再游离, 再放电, 持续循环。
三、事故处理及结论
最后重新吊心, 对暴露在空气中的器身缓缓加压, 发现A 相高压引线绝缘支撑木下表面首先闪络放电。经查, 此支撑木下表面粗糙潮湿, 并带有毛细纤维之类东西, 估计是吊心过程中, 用抹布擦试时的遗留物。经更换后, 试验合格。
综上所述, 得出如下结论:
(1) 对高电压大容量设备进行交流耐压试验时, 因电容引起端部电压升高, 其值应详细计
算, 不能盲目估算。
(2) 进行交流耐压试验时, 直接在被试设备的加压端进行电压测量。
(3) 严格执行规程, 做变压器吊心前的耐压试验, 发现问题, 吊心处理。
(4) 吊心过程中, 认真仔细检查所有部件,遇有问题要谨慎处理。