毕节变压器设施瓦斯问题的简析

　　三比值法的编码规则是以C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6等五种气体的这三种比值来判断毕节变压器的故障性质。从该主变油气色谱分析报告的数据进行计算可得：C2H2/C2H4=092，CH4/H2=014，C2H4/C2H6=129，参照三比值法编码规则见即得该主变特征气体的比值范围编码为：101.冶金工业电气设备技术规程对此的解释是：101说明其故障性质为低能量的放电，可能是不同电位间的油的连续火花放电或对悬浮电场连接不良的连续火花放电，或固体材料间的油的击穿<1>.

　　油气色谱分析气体实验结果瓦斯气油样甲烷乙烯乙烷乙炔烃总含量氢气一氧化碳二氧化碳微水实验三比值法的编码规则特征气体比值比值范围编码是各种故障特征气体的主要组成成分之一，中的H2含量过大，而H2的产生有两种可能：一是水分和铁产生化学反应；二是在高电场作用下水本身分子分解<2>，中的微水实验中含水量超标，说明毕节变压器内部存在受潮的情况，同时也说明H2是毕节变压器内部存在放电型故障的产物。

　　利用电气测试数据判断其内部故障部位和程度油中气体分析是对运行设备内部故障性质的诊断，但它在故障的诊断上有不足之处，对故障的准确部位无法确定。因此，在判断故障时，必须结合电气试验、电气测试数据进行理论计算，对故障的部位、损坏程度等作出准确的判断。

　　经电气检测，发现该主变低压侧直流电阻存在三相严重不平衡：Rab=002471，Rbc=002475，Rca=003345.其中：三相平均值=（Rbc+Rab+Rca）/3=002764最大相与最小相差值=003345-002471=000874三相不平衡系数=000874/002764=3162%毕节变压器容量在16MVA及以上，绕组直流电阻相互间差别不应大于2%<2>，该主变三相不平衡系数为3162%，表明已严重超标。检测绕组直流电阻是对毕节变压器纵绝缘以及电流回路连接状况进行判断的重要办法，它能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。

　　从故障发生后所测得的直流电阻试验数据可以看出，低压绕组c、a间的直流电阻值最大，而a、b及b、c间的直流电阻值相对较小且差别不大，由于低压绕组是三角形接法，所测的只是线电阻，仍然不能直接得到故障相的情况。为此，必须判断这3个线电阻数据是属于低压套管内接头接触不良引起的，还是属于内部单个绕组因故障其电阻发生变化引起的，这可以通过吊芯来检测。

　　该毕节变压器低压侧三角接法，四根并绕。三角接法的阻值公式：Rab=Ra（Rb+Rc）Ra+Rb+Rc，Rbc=Rb（Ra+Rc）Ra+Rb+Rc，Rca=Rc（Ra+Rb）Ra+Rb+Rc（1）式中Rab、Rbc、Rca三角形接法线电阻；Ra、Rb、Rc三角形接法相电阻。

　　由于Rab、Rbc几乎相等，可得相电阻RaRb，将Rca与Rab等式相除，即得：RcaRab=Rc（Ra+Rb）Ra（Rb+Rc）=Rc2RaRa（Ra+Rc）=003345002471（2）由（2）式可推导出Rc208Ra由于R=ls（3）式中s导体横截面积，m2；导体的电阻率，m；l线圈长度，m.

　　线圈长度可认为近似相等，可得其线圈截面积SaSb208Sc，即低压侧C相面积只有A、B相的一半，可以初步断定低压侧C相烧断或断股相当于四根并绕中两根面积的线圈，这有待于通过吊芯检查来验证。

　　通过吊芯来进一步观察在吊芯检查中，发现分接头和低压套管内接头接触完好无放电痕迹，在C相线圈底盘上和铁心的铁轭上有大量铝屑，分别为3mm6mm、1mm2mm大小不等，同时在底盘上洒落6张鸽尾纸板，C相线圈出口处电缆纸已变成焦色，可见是由内部单个绕组故障所至。

　　鉴于上述情况，决定将毕节变压器送回毕节变压器厂家修理。现场发现，拆下高压线圈，低压线圈鸽尾纸板多处脱落，大量铝屑洒落在饼线的中下层，C相线圈在铜铝接头处两根已烧断4/5，其他两根局部烧伤，低压线圈变形很严重，这基本符合了本文的油气色谱分析报告采用三比值法所得的编码解释和直流电阻截面积计算的结果。

　　该毕节变压器是以铝代铜历史时期的产物，在80年代中期以前，国内毕节变压器普遍采用铝绕组，现已逐渐暴露出来其在遇到出口短路时容易引起绕组变形的问题。由于铝导线本身的机械强度低（屈服强度为44Nmm2左右，而普通铜导线的屈服强度为98Nmm2左右），铝绕组承受短路电动力的能力差，当毕节变压器出口发生短路，就容易造成绕组扭曲变形，严重时还会使导线绝缘破损造成匝间短路<3>，大量鸽尾纸板多处脱落就是由此而造成的。

　　铜和铝属于两种不同的金属，铝的导热系数为735kJ/（mhK），铜的导热系数为1386kJ/（mhk），在单位时间内铜传导的热量接近铝的两倍。如果铜铝结合的不好，会让热量难以散发，另外，铜铝接头还导致接触电阻增大，引起局部过热，在遇到出口发生短路时，大量的热量堆积，导致铜铝接头的铝线圈烧断，可见，铝导线本身的机械强度低、铝的导热系数小和铜铝接头是导致线圈烧断引起主变重瓦斯故障的根本原因。

　　该毕节变压器修理时采用的主要技术措施是将铝绕组改为铜绕组，加大了导线截面即增加毕节变压器的额定容量，同时采用新的绝缘结构以提高铁心空间利用率，经维修的毕节变压器投入使用后运行状况良好。

　　总结用油气色谱分析和油实验报告判断毕节变压器是否有故障，主要看乙炔C2H2含量和总烃含量是否超过标准值，采用三比值法来进一步判定毕节变压器内部故障的性质和程度；用电气测试数据尤其是直流电阻这一项，通过定量计算判断其内部故障部位和程度，如绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态等；通过吊芯或返厂解体来进一步观察及验证。

　　这些措施有助于对毕节变压器故障的分析和判断，对设备的正常维护也有重要作用。

　　事故预防方法对运行中的设备连接点，应经常检查，在易造成接触电阻过大的地方，通过电气数据测试，及时发现接触点的过热情况。加强系统维护和继电保护可靠性的整定，减少毕节变压器遭受出口短路的冲击几率。