杨俊海，马 记，周 航，李铁滨

（1.国网通化供电公司，吉林 通化 134000；2.国网吉林供电公司，吉林 吉林 132001；3.国网长春供电公司，长春 130021；4.国网吉林省电力有限公司培训中心，长春 130062）

变压器主保护动作跳闸后，检查变压器是否存在绕组故障至关重要。高电压试验方法和相关标准把变压器变压比测量作为检测变压器是否存在绕组故障的主要试验项目，通过4个变压器绕组故障典型案例，证明受变压器绕组故障位置、绕组损坏部位、绕组损坏程度、绕组结线形式、变压比测试仪器工作原理等影响，变压比测量对绕组故障判定有一定的不确定性，甚至误判断。

1 变压器故障案例

1.1 案例1

一台型号为JSOJZ－18000/60变压器运行中重瓦斯保护动作跳闸，通过油色谱试验（数据见表1），根据表中各气体组分，得出改良三比值编码为1，0，2，结合大卫三角形法，诊断为低能放电，推测变压器绕组故障。变压器变压比、绕组直流电阻、主绝缘等项目试验的各项试验数据均未见异常。做变压器单相空载试验（数据见表2），发现AB 绕组加压损耗极小，BC、CA 绕组加压时功率表超量程，以功率表满量程读取电流、电压值。正常变压器短磁路空载损耗比基本相同，偏差一般不大于2%，长、短磁路空载损耗比为1.30～1.45，折算至相同试验电压下，本台变压器短磁路损耗比11.9，长短磁路损耗比CA/AB损耗比为12.0，CA/BC 损耗比为1.01，因此本台变压器短磁路损耗、长短磁路损耗比超出变压器正常磁路损耗比变化范围，变压器C 相绕组短路后测得的损耗最小，为正常空载试验损耗值，判定变压器一次绕组C相股间短路。

表1 案例1变压器故障后油色谱检测数据 μL/L

表2 案例1变压器单相空载试验数据

通过变压器解体检查，发现变压器一次绕组C相外层调压绕组中下部段间放电，其中一段绕组外层2股并绕组导线烧熔焊接在一起。推测变压器故障过程为：变压器一次绕组C 相中下部段间绝缘击穿放电，至少有18匝绕组短路，变压器瓦斯保护动作跳闸故障被切除，变压器一次绕组段间绝缘油隙较大，C相绕组段间绝缘得到恢复，但一次绕组段间电弧放电导致并绕的股线间绝缘破坏，有2股并绕组线被烧熔焊接在一起，故障表象为变压器C 相一次绕组股间短路，变压器变压比、绕组直流电阻试验数据无异常。变压器一次绕组多股并绕，为了平衡各股绕组电势，并绕的绕组要进行完整的换位。变压器C相一次绕组股间短路打破了一次绕组各股电势平衡关系，出现短路环流，导致故障相空载损耗大幅度增加，变压器单相空载试验短磁路、长短磁路损耗比失去了正常比例关系。

1.2 案例2

一台型号为SZ9－M2－31500/66变压器，新设备安装后投运冲击试验，第1次充电6min后差动保护动作跳闸。检查保护、设备绝缘、油色谱无异常。第2次充电重瓦斯保护动作跳闸，气体继电器内气体集结（数据见表3）；变压器绕组直流电阻数据异常（见表4）；变压比试验数据未见异常（见表5）；变压器单相空载试验数据见表6，短磁路损耗比1.02，长短磁路损耗比CA/AB损耗比为0.18，CA/BC 损耗比为0.18，不符合正常变压器数值，绕组b相短路损耗最小，依据单相空载试验数据及绕组直流电阻数据判定变压器一次绕组B 相6股并绕，绕组线断2股并存在股间短路。保护动作跳闸后，绕组段间绝缘恢复，B相绕组仍有4股正常连接，变压器变压比测量未见数据异常。

表3 案例2变压器气体继电器内集结气体检测数据μL/L

表4 案例2变压器一次绕组直流电阻测试数据 mΩ

表5 案例2变压器变压比测试数据

变压器解体检查，变压器一次绕组B 相内层绕组中部43～47段间放电，45段绕组内层2股被放电电弧烧断，2股被电弧烧熔短路。经了解，变压器在运输途中车辆曾滑入路边沟，冲击记录仪记录的冲击力为5GN。推测变压器故障过程为：变压器运输受到冲击，一次绕组B 相股间绝缘损坏，安装后第1次冲击合闸试验时一次绕组B 相绕组股间绝缘损坏部分短路发热，导致放电5 段绕组90 匝短路，差动保护动作跳闸，绕组股间金属性短路。第2次冲击合闸，股间短路瞬间发展成段间短路放电，瓦斯保护动作跳闸。变压器两次段（股）间短路，烧断故障位置一次2股并绕导线，并使另外2股并绕组线金属性短路。故障切除后，变压器段间绝缘得到恢复，表象为一次绕组B相6股并绕导线断2股，短路2股。绕组直流电阻、单相空载试验参数发生变化，但由于B 相绕组仍有4股导线连接，变压比试验数据无异常。

1.3 案例3

一台型号为SZ9－MZ－31500/66变压器，负荷由33.8%增加到77.6%，运行15 min 重瓦斯保护动作跳闸。故障后做变压器试验，油色谱检测数据异常（见表7），改良三比值为1，0，2，结合大卫三角形法诊断为低能放电；变压器二次绕组绝缘击穿；绕组直流电阻二次b相增大至a、c相的2.5倍（数据见表8）；变压比测量（数据见表9）UBC/Ubc与初值变化较大，偏差0.95%，UAB/Uab、UCA/Uca与初值基本相同；单相空载试验（数据见表10），短磁路损耗比1.000，长短磁路损耗比均为0.685，长短磁路损耗比超出正常变压器数值，短路绕组b相损耗最小，判断变压器绕组故障在b相。依据单相空载试验数据及绕组直流电阻数据，判定变压器二次绕组b相24股断14股，断股率61%，绕组匝（股）间短路，短路位置位于b相绕组端部。

表6 案例2变压器单相空载试验数据

表7 案例3变压器气体继电器内集结气体检测数据μL/L

变压器解体检查，验证了变压器二次绕组b相上端第2至4匝间短路，15股并绕股线熔断，残存股线绝缘层被破坏短路。

表8 案例3变压器二次绕组相电阻数据 mΩ

表9 案例3变压器变压比偏差 %

表10 案例3变压器单相空载试验数据

1.4 案例4

一台型号为SCB9－50/10变压器运行中熔断器熔断。故障后做试验，发现变压器绕组一次C 相相直流电阻减小29%；做单相空载试验，a、b柱磁路通道，试验电压100V 时，空载电流、空载损耗很小；a、c柱磁路通道试验电压只能加到3V，空载电流、损耗已超出仪表测量范围（数据见表11）。测量变压比，测量仪器保护跳闸，无法测出数值。依据单相空载试验数据及绕组直流电阻数据，判定变压器一次绕组C相29%的绕组匝间短路。

表11 案例4变压器单相空载试验数据

2 变压比在判断变压器绕组故障中呈不确定性的原因

a.高电压大容量变压器绕组为多股线并绕，一次绕组以段（饼）结构联接。绕组匝间电压差最大位置位于绕组段的端部。变压器匝间短路主体为段间端部短路。

b.变压器绕组的段间有较大油隙，变压器发生段（匝）间短路后，快速保护动作切除故障，油隙绝缘得到恢复，段（匝）间短路表象多能消除。

c.变压器段（匝）间短路的能量较大，绕组股间绝缘受到破坏，并绕股线被电弧烧熔焊接在一起，形成绕组股间短路故障。变压比试验不能检测出变压器股间短路故障。试验人员检查变压器绕组重点需要诊断的是变压器是否存在股间短路。如案例1，故障变压器变压比试验数据无异常，甚至绕组直流电阻参数也无异常，但并不能证明变压器绕组无异常。

d.变压器发生段（匝）间短路，部分并绕组线熔断，绕组直流电阻参数发生变化，变压比测量仍无异常。如案例2，对此类故障后的变压比测量不能为变压器是否发生段（匝）间短路故障诊断提供数据支持。

e.变压器绕组绝大多数为星角结线，不能直接获取二次相电压。变压比测试仪器测量程序为一次A—BC、B—CA、C—AB 三次加压，分别测量二次ab、bc、ca线电压及一、二次电压间向量角，以此计算变压比，确定结线组别。中小容量变压器二次绕组多为连续式绕制，匝间短路故障多在少数几匝间发生。变压器二次绕组少量匝间短路，受变压比测量仪器工作程序影响，不能准确反应短路匝绕组对应的变压比变化，如案例3，测量仪器一次B—CA加压，即二次存在短路匝的b相与ca相加压，测得BC/bc变压比偏差0.95%，变压比增大，表征二次绕组匝数减少，与变压器解体检测结果相符，但同含有b相绕组的AB/ab变压比则无异常，测量后仪器计算结果并不能真实反应变压比异常。

f.变压器绕组，特别是一次绕组存在匝间短路故障，变压比测量要对短路匝提供短路试验容量，测试仪器的电源容量有限，短路匝过多导致仪器不能正常工作，如案例4。

g.如变压器绕组段间发生短路故障后，段间绝缘得不到恢复（此种情况概率极小），变压器绕组至少要短路2段。以案例3中变压器一次绕组2段短路为例，变压比测试电流为正常值的460倍，变压比测试仪不能正常工作。

3 经验与借鉴

a.由于变压器绕组的段间结构特点和保护的快速性，变压器发生段（匝）间短路故障后，多以股间短路状态存在，变压比测量不能检测变压器股间短路故障。

b.变压器绕组段间短路或多匝二次绕组短路，受变压比测量仪器容量限制，仪器不能正常工作，无法测量到变压比。

c.变压器二次绕组少量匝间短路，在测量仪器能够正常工作的情况下，变压比增大对应独立加压绕组的二次绕组可判定存在匝间短路，但匝间短路绕组与无异常绕组并接加压测得的变压比则数值无异常。

d.变压器绕组存在缺陷必然要影响到单相空载试验的2个损耗参数变化，而且变化量可达十数倍，足以引起试验人员注意。

e.变压器单相空载试验可准确诊断变压器绕组股间、匝间绝缘损坏金属性短路故障，试验时根据现场条件尽可能提高试验电压。

4 结束语

测量变压器电压比的目的之一为变压器发生故障后，检查变压器是否存在匝间短路［1］。标准规定：怀疑绕组存在缺陷时进行变压器变压比测量，结果应与铭牌标识一致［2］。实践证明，用测量变压器绕组变压比方法检查、判别绕组是否存有缺陷有一定的不确定性。变压器主保护动作后，检查绕组是否存在缺陷首选和必做的试验项目是单相空载试验，它能准确、可靠发现绕组存在的缺陷。

［1］ 李建明，朱康.高压电气设备试验方法［M］.北京：中国电力出版社，2001.

［2］ DL/T 393—2010，输变电设备状态检修试验规程［S］.