一起全密封35kV变压器故障分析
国网福建电力有限公司检修分公司的研究人员于晓翔，在2020年第6期《电气技术》杂志上撰文，针对一起35kV全密封变压器重瓦斯保护动作跳闸现象，通过油色谱试验、绝缘试验、直流电阻试验、变比试验等分析以及解体检查，得出是由于高压绕组发生匝间短路导致，并提出了相应的预防措施。
近年来随着社会经济的不断发展，社会用电量与日俱增，电网事业得到了迅速的发展。变压器作为电网中的重要设备，其运行正常与否对电网安全具有十分重要的意义。
现阶段，全密封变压器在电网中有着较大存量，但由于设备结构原因，厂家往往不建议对该类型变压器进行取油操作，大多数电网公司在完成该变压器投运30天内的例行取油工作后，未再持续开展有效的油色谱跟踪试验，使得该类型变压器仅能依靠带电检测及周期6～7年停电试验进行设备运行情况跟踪，存在较大的安全隐患。
2017年9月27日15:46，某500kV变电站35kV #1变压器（型号：SZB9-M-800，生产日期：2010年6月）发生过流动作，重瓦斯保护动作跳闸。现场设备接线图如图1所示。
检查现场发现，该变压器及高低压侧设备外观均正常，引线接头无烧蚀痕迹，事发当时未进行调档，本体瓦斯继电器内存在大量气体。核查监控后台，故障时该变压器电流一次侧电流70.38A，二次侧1.173A。电流互感器变比为300/5，超过过流定值0.64A，过流保护动作，变压器本体轻瓦斯、重瓦斯动作，有载重瓦斯跳闸，未发现有区外故障。
图1 现场设备接线图
检查该变压器历史运行情况，最近一次调档时间为2017年9月5日，从3档调至4档。带电测试方面，该变压器铁心及夹件未外引，历次红外测温图谱无异常。高压试验方面，最近一次试验时间为2017年6月22日，试验结果均正常。
油气试验方面，由于该变压器为全密封油浸式变压器，厂家认为在其寿命期（20～30年），正常使用状态下，没有必要抽取油样做检验，故投运后取油10次即停止取油，上次油气试验数据时间间隔较为久远，不具备参考价值。
1 现场试验
1.1 油气试验
试验人员到达现场后对该变压器本体、瓦斯继电器、有载调压开关分别进行了取样，油气试验结果见表1。
表1 油气试验结果
从表1可知，变压器有载开关油样微水及耐压试验正常，本体油样、瓦斯继电器油样中的H2、C2H2、总烃数据具备一致性，均远超过标准值，证实该变压器内部存在过热及放电现象。
1.2 高压试验
当日同时进行了高压试验，现场天气晴，环境温度33℃，湿度百分比56%，变压器油温35℃，绝缘类试验，包括绝缘电阻、介损和电容量以及外施工频耐压，数据均合格，说明变压器未有贯穿性绝缘损伤，主绝缘正常。
变压器直流电阻测试过程中（数据见表2），高压侧AB和AC直流电阻数值相当，但均约为出厂和交接值的1.5倍。BC直流电阻初次测试时使用A厂家的BZC3395型直流电阻测试仪的1A档（量程100mΩ～20Ω）进行，但电流仅能充至0.59A，无法测试出结果。
换用B厂家的JYR-50C型直流电阻测试仪的1A档（量程20mΩ～24Ω）复测，依然存在相同问题。后换用15mA档（量程20Ω～20kΩ）测试，测得BC相直流电阻数值约为AB相或AC相的2倍，3个高压侧线电阻初值差及平衡率均严重超标。
表2 直流电阻试验结果
为验证直流电阻测试结果，随即进行了变比试验，结果见表3。
表3 变比试验结果
表3中变比测试结果显示BC变比异常，与表2中直流电阻测试结果相互印证，怀疑BC绕组间存在故障。
2 数据分析
考虑到该变压器历史运行过程及试验数据均无异常，故初步怀疑存在以下3种故障可能：①三相绕组中存在匝间短路；②绕组焊接不良或断股；③分接开关接触不良。
表4 高压侧相电阻对比
由表4可知高压侧相电阻数据均在合格范围内，随后对有载分接开关进行排查，数据见表5。
表5 各档之间直阻差值
通过对比相邻档位间的直阻数据差值，纵向对比发现不同档位之间直阻差值变化较为平均，但横向对比BC间直阻差值明显大于其他两组的差值，现场进一步采用了有载调压开关测试仪进行了拍波测试，发现AB、CA的拍波图均与历史图相似，但BC拍波图存在异常。
以4档切换至3档的拍波图为例（如图2—图4所示，其余波形相似）。
由图2—图4可以明显看出，该变压器BC的拍波图与其余两相存在明显的差异，且不同档位间图像具有高度一致性。根据该变压器BC直流电阻测试过程中，无法通过1A测试电流，但可以通过15mA测试电流的现象，初步判断有载调压开关无异常，但BC间绕组存在部分熔断现象，需要解体对BC间绕组情况进行验证。
图2 变压器AB 4档到3档拍波图
图3 变压器BC 4档到3档拍波图
图4 变压器CA 4档到3档拍波图
3 解体分析
10月10日对该变压器进行了解体，解体后对直流电阻与变比结果进行了复测，测试结果与解体前相同，有载调压开关过渡电阻数值与铭牌相符。
图5 变压器高压绕组B相某层匝间短路
高压绕组B相端部层间绝缘及周围引线表面有烧黑碳化痕迹（如图5所示），而器身及线圈其他部位、调压开关芯子等附件未发现异常，故判定该变压器高压绕组B相某层发生匝间短路，导致了变压器内部放电及过热现象，故障情况下产生大量气体，涌入变压器瓦斯继电器，并间接涌入有载调压开关所处环境及其瓦斯继电器内，造成该变压器重瓦斯动作跳闸。
4 结论
从本次事件可以看出，虽然由于设备结构原因，厂家往往不建议对全密封变压器进行取油操作，但由于其多应用于低电压等级环境，未配备油色谱在线监测装置，且电气试验间隔时间较长，对于初期故障红外测温受环境温度影响，结果不如油色谱试验数据直观明了，故对全密封变压器依然应当定期进行油色谱试验（必要时予以补油），以保证电网安全稳定运行。