随着干式接地变压器广泛应用于35kV及以下电网中，接地变压器的设计、运行及故障分析越来越重要。因接地变压器特殊的工作原理和结构，且直接连接在110站的10kV或35kV母线上，如接地变压器发生故障可能引起变电站站用电失压，甚至可能引起全变电站失压，严重威胁电网的安全。因此必须分析接地变压器故障发生的根本原因，从产品制造上保证电力系统的稳定运行。本文对接地变压器短路故障进行了深入分析，并提出了理论建议，具有指导意义。
1 现场检查
在事故现场发现干式接地变压器A相器身有烟熏痕迹（如图1所示），高压绕组表面出现黑色碳化物质。A相线圈下端面绝缘崩裂，喷出黑色碳化物质，吸附在断裂处，如图 2 所示。
同时，查看系统的故障录波记录，发现站内10kV系统电压极不稳定，故障录波频繁启动，其中A相线路最为频繁，如图3所示。当有线路发生接地事故时，系统接地相相电压突然下降，降低至中性点电压，其余两相电压升高，波形如图4所示。
根据现场状况可以初步判定为接地变压器A相线圈出现匝间短路故障，故障时短路线圈产生巨大的短路电流，瞬间释放巨大的热量，使周围物质气化，高温高压造成绝缘薄弱处崩裂，并向外喷射黑色碳化物。
2 试验分析
通过现场状况无法准确判断接地变压器事故发生的原因，因此必须对干式接地变压器进行试验。根据试验数据，进一步对事故发生原因进行判断，从而为事故的后续处理预防提供依据。为此，本文选择干式接地变压器绝缘电阻试验和绕组直流电阻试验两个项目作为事故分析的依据。通过绝缘电阻试验，测得高压线圈对低压线圈及地、低压线圈对高压线圈及地、铁心对地的绝缘情况，可以判断是否是由高压线圈接地造成的事故；通过高低压绕组直流电阻测试，可以判断是否是由线圈内部短路造成的接地变压器故障。 最终根据试验数据得出结论。
现对事故接地变压器进行绝缘电阻试验，试验高压线圈对低压线圈及地、低压线圈对高压线圈及地、铁心对地的绝缘数值，数据如表 1 所示。
事故接地变压器直流电阻试验，测量了高压绕组的相电阻和低压绕组的相电阻，试验数据如表如表 2 所示。
根据试验数据分析：
（1）由绝缘电阻试验结果与产品数据比较可知，试验均合格，说明干式接地变压器高低压线圈之间绝缘、高低压线圈和地之间绝缘、铁心对地绝缘均良好，由此可以排除接地变压器线圈对地绝缘损坏造成事故的可能。
（2）由接地变压器直流电阻试验数据与产品数据比较可知， 接地变压器低压线圈电阻变化不大，不平衡率符合试验规程要求；高压线圈相电阻AO电阻为零，B、C相线圈绕组电阻大小相当，不平衡率远超试验要求。由此可以确定是高压线圈自身故障造成的接地变压器事故。
3 线圈解剖
根据现场情况和试验数据结果分析，事故原因确定为线圈内部故障。具体原因到底是线圈内部匝间短路、层间短路、段间短路还是相间短路，还需要解剖线圈然后进行故障判断。现在从故障点处对线圈进行解剖，如图5所示，发现线圈内层绕组 Z’端子引出线和外层绕组Y引出线间两根导体有放电痕迹，故障痕迹比较明显。再深入进行解剖，如图6所示，未发现故障痕迹，可以判断线圈匝间、层间、段间没有发生故障。
综上所述，确定事故发生的原因为线圈内部内层绕组 Z’端子引出线和外层绕组Y引出线短路。现场解剖测量，两根导线的距离不足10mm。
4 理论分析
接地变压器发生事故的原因为线圈内层绕组 Z’端子引出线和外层绕组Y引出线短路，从接地变压器结构上说属于相间短路。
（1）这是由于接地变压器Z 型结构特点，高压绕组分为内外两个线圈（如图7所示），绕组短路点位于内层绕组 Z’端子引出线和外层绕组Y引线，内线圈引出线Z’跨越外线圈绕组端部及引出线Y，Uz'y间电压为相电压，两者间压差大，。
（2）结合接地变压器Z字型接法（如图8所示）可知，正常运行时故障点（如图9所示，故障点在箭头指示位置）的长期耐受电压Uz'y为相电压。但当电力系统电缆发生接地故障及系统中存在的谐波会导致过电压，Uz'y的电压升高，这与系统故障录波记录的电压波形一致。
（3）因此，接地变压器发生事故的原因是：接地变压器长期运行过程中，受到系统接地故障或系统谐波影响，导致Uz'y过电压。同时相间引线(内线圈引线z'和外线圈引线y)距离小，造成绝缘老化加速，运行一段时间后发生事故的原因
（4）从故障原因看，相间引线之间距离小是造成事故的原因。为保证接地变压器在电力系统中的安全运行，按照无局部放电场强设计经验，接地变压器引线z'和引线y之间的距离至少为25mm。而从实际故障接地变压器的解剖数据来看，引线间的距离远远达不到理论要求。
5 结语
本文深入分析了接地变压器事故发生的原因为生产制造过程中绝缘距离不够，最终造成接地变压器的故障，并根据此次事故提出了理论绝缘设计距离，对生产设计具有指导意义。
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通讯作者：韩良（1987-），硕士、讲师、工程师
