干式变压器烧损原因分析及改造建议

干式变压器烧损原因分析及改造建议

发表时间：2019-04-24T14:54:49.923Z 来源：《中国电气工程学报》2019年第2期作者：刘名远

[导读] 针对一台单相干式变压器烧损情况，经过现场调查、报警信息、试验数据以及电压电流等进行综合分析，结果表明变压器一次侧匝间绝缘存在问题，导致变压器烧损，并结合设备运行情况提出预防干式变压器烧损的改造建议。

中铁电气化铁路运营管理有限公司

1.前言

目前干式变压器广泛应用于铁路、电力、工厂等电气系统中，干式变压器的结构简单，主要由硅钢片组成的铁芯和环氧树脂浇筑的线圈组成，铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中，采用自然空气冷却或强迫空气冷却，具有体积小、噪音低、运行效率高，便于人员维护等优点。干式变压器已经成为电力系统中重要设备之一，安全可靠运行对于安全供电具有重要意义。但是干式变压器也出现过多起自燃烧损的案例，下面结合一起实际案例进行分析说明，并针对干式变压器燃烧的预防改进措施进行交流。

2.一起干式变压器烧损案例及原因分析

2017年09月01日发现铁路变电所亭内一台运行的单相干式变压器烧损，自用电系统已倒切至备用变压器运行。该干式变压器型号是DC9-30/27.5，投入运行时间11年，未进行过大修。对事故现场进行调查分析：

（1）变压器本体现象：发现该干式变压器X端高压线圈的上半部分碳化较严重，下半部分完好，用锤子敲打碳化表面，碳化层即脱落，露出绕组发现导线已熔断，未发现强烈放电击穿痕迹。X端低压线圈上半部分出现火燎痕迹和碳化现象，下半部分完好，用锤子敲打碳化层表面，碳化层脱落后未露出绕组，绕组表面仍有绝缘层，也未发现强烈放电痕迹。A端高压线圈的上半部分靠X端侧存在火燎痕迹并明显碳化，其他侧无碳化现象，用锤子敲掉碳化层后未出现绕组，绕组表面仍有绝缘层。

（2）变压器连接设备现象：该干式变压器高压侧熔断管未熔断，测试状态正常，容量为5A。对变压器器身及周边进行检查，未发现动物攀爬痕迹，所以排除了动物短接引线的可能性。对变压器一二次引线及电缆进行检查，未发现短路现象。

（3）报警信息及电压电流情况：调取该变压器进线电压曲线，电压值正常，无明显波动；调取交流柜监测装置报文，发现在6时10分33秒849毫秒出现交流I路过电压（交流I路指的是该干式变压器低压馈出）；6时11分22秒147毫秒交流I路过电压复归；6时11分22秒148毫秒交流I 路停电；6时11分22秒149毫秒交流I路停电复归；6时11分22秒724毫秒交流I路停电；6时11分22秒724毫秒交流I路停电复归；6时11分22秒724毫秒交流I路过电压；6时11分24秒938毫秒交流II路运行。

通过现场调查掌握的信息，进行该干式变压器烧损的原因分析：

（1）运行环境分析：现场环境温湿度是20℃35％，天气晴朗，运行环境满足干式变压器正常运行环境要求，也不存在雷击情况。

（2）进线电源分析：事故发生前后，该干变压器一次侧电压正常，不存在一次侧电压异常波动对变压器的影响。

（3）变压器连接导线分析：外部引线无短路或接地情况，经绝缘电阻测试，外部引线绝缘状态均良好。

（4）变压器负荷情况分析：变压器负荷在事故前后均正常运行，没有非正常运行现象，排除了变压器外界影响因素。

（5）变压器试验分析：对该变压器历次试验数据进行纵比分析，与同类型变压器进行横比分析，各项试验数据没有异常变化趋势。变压器高压侧熔断管未熔断，测试熔断管电阻值正常，表明变压器不存在过电流或过负荷现象。

（6）变压器本体分析：该变压器X端高压线圈上半部碳化严重，高压线圈绝缘层要比低压线圈绝缘层损伤严重，因此可以推断出是X 端出现高压绕组匝间短路，引起过热，导致绝缘材料碳化燃烧。

（7）从交流柜监测装置报文可以看出：交流I路出现两次过电压和停电，最后切换到交流II路运行，可以推断出变压器在6时11分左右低压侧出现过电压，然后故障退出运行，从原理上分析：变压器高低压侧匝数比与高低压侧电压比呈正比关系，即：N1/N2=U1/U2，在一次侧电压和二次侧线圈不变的情况下，二次侧电压升高，则一次侧匝数变小。

综上所述，该干式变压器X端高压线圈存在质量问题，导致线圈局部匝间绝缘击穿，造成匝间短路、温度升高，引起绝缘材料碳化燃烧。

3.改造建议

目前发现电力系统中干式变压器燃烧或烧损案例已经不是特例，原因有变压器本身的质量问题、进线电压冲击以及外部引线短接等，而且一般干式变压器都是与熔断管、隔离开关组合配套。所以为了更好的掌握干式变压器运行状态，能够及时将不正常运行的变压器退出运行，减少对变压器的伤害，防止事故扩大，降低供电风险。建议对干式变压器进行改造如下：

（1）对干式变压器前段加装断路器，并增加温度保护和过流保护功能，当变压器出现异常高温、过电流等异常状况时能迅速有效地切断电源，将变压器退出运行，及时对变压器进行检修，避免出现严重后果。

（2）加强对干式变压器的温度监测。当变压器绕组温度过高时，容易伤害变压器的绕组绝缘，可以增设红外测温装置并设置告警值，当监测绕组温度达到告警值时可以及时发现，将干式变压器退出运行，降低运行风险。

参考文献

[1]菅秀洋，管湘芝，徐明，熊长征.《干式变压器烧损原因分析与配电系统技术改造》.中国石油天然气股份有限公司管道华中输气分公司油气储运，2009,28（8）:28-8.