弧光过电压引发的变压器短路分析

1 前言

某110kV 变电站1 号主变SFSZ8-25000/110由于事故造成了变压器的损坏。公司将变压器返回制造厂并组成事故联合调查小组，分析了事故原因，并制定了抢修方案。

2 事故经过

事故当天天气晴朗， 气温高达39℃。13 时26分，运行人员突然听到爆炸声，1 号主变内部声响异常，随后1 号主变重瓦斯和差动保护动作，断开主变三侧断路器，变压器退出运行。

3 变压器损坏情况

(1)绕组。低压绕组a 相、b 相上部3 饼～4 饼匝间短路烧损，并向上拱起，上部端绝缘损坏。

(2)铁心。对应低压绕组a 相和b 相损坏处心柱边缘烧坏。上夹件a 相有两个压钉肢板从焊缝处脱落，c 相也有一个压钉肢板脱落。

(3)器身绝缘。a 相端部50mm 厚层压木板折断， 并且有两个Φ42 压钉连同Φ55 压钉碗穿透，b相也有一个压钉将压钉肢板穿透。a 相和b 相低压绕组内纸筒也有局部损坏。

4 事故分析

由变压器损坏情况，经直观分析，认为该变压器

在事故中受到了过电压和短路冲击。

4.1 过电压冲击

该变压器低压绕组为连续式，如图1 所示。连续式绕组在入波时，前几个线段的段间电位差较高，尤其是K 处的轴向和径向的合成电场很强，在发生过电压时极易被击穿。从低压绕组a 相、b 相3 饼～4 饼匝间短路烧损及铁心柱边缘烧坏的情况可说明，低压绕组a 相和b 相承受过电压冲击对铁心击穿，而且形成匝间击穿短路。

4.2 短路冲击

图1 连续式绕组线段示意图

变压器在短路时将产生很大的轴向力和径向力。径向力Fd使外部绕组受到向外的张力，内部绕组受到向内的压力(如图2a 所示)。轴向力又可分为轴向内力和轴向外力，轴向内力Fq1使绕组压紧(如图2b 所示)， 轴向外力Fq2则是由于内外绕组安匝不平衡引起的，它使内、外绕组产生相对位移，增大不对称性(如图2c 所示)。该变压器夹件上的压钉肢板脱落、层压木板折断及压钉穿透压板，说明在轴向上产生了很大的电动力; 而a 相和b 相低压内纸筒折断，则是低压绕组受到向内的压力所致。这些现象说明，变压器受到了短路电流的冲击。由于a 相和b相低压绕组在过电压下对铁心击穿， 造成变压器短路。