淺談變壓器中的故障問題處理

申請免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槭艹隹诙搪饭收蠁栴}的影響，受到損壞的情況比較嚴(yán)重。近幾年來，據(jù)統(tǒng)計(jì)，l10kV及以上電壓等級的變壓器受到短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故發(fā)生，占約全部事故的一半以上，顯然大幅度上升的趨勢。針對變壓器短路故障的成因、影響、判斷方法，找出相應(yīng)采取的措施。
關(guān)鍵詞：變壓器論文，短路故障論文，繞組變形，問題處理
 

一、短路電流故障論文
　　當(dāng)變壓器忽然發(fā)生短路時(shí)，高、低壓繞組可能一起通過為額定值數(shù)十倍的短路電流，使其產(chǎn)生很大的熱量，變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。當(dāng)變壓器承受短路電流的能力不夠，熱穩(wěn)定性差時(shí)，就會使變壓器絕緣材料嚴(yán)重受損，而形成變壓器擊穿及損毀事故。
　　變壓器在發(fā)生出口短路時(shí)，短路電流的絕對值表達(dá)式為：
　　Id(n)=m(n)Id1(n)(1)
　　式中(n)一短路類型的角標(biāo)；
　　m(n)一比例系數(shù)。其值與短路類型有關(guān)；
　　Id(n)一所求短路類型的正序電流絕對值。
　　不同類型短路的正序電流絕對值表達(dá)式為：
　　Id1(n)=E／(Xl+X1(n)(2)
　　式中E一故障前相電壓；
　　Xl一等值正序阻抗；
　　X1(n)一附加阻抗。
　　變壓器的出口短路主要包括：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路等幾種類型。據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，單相接地短路約占全部短路故障的65％，兩相短路約占10％～15％，兩相接地短路約占15％一20％，三相短路約占5％。其中以三相短路時(shí)的短路電流值最大。
　　忽略系統(tǒng)阻抗對短路電流的影響。則三相短路表達(dá)式為：
　　(3)
　　式中：I(3)dt一三相短路電流；
　　U一變壓器接人系統(tǒng)的額定電壓
　　Zt一變壓器短路阻抗；
　　IN一變壓器額定電流；
　　UN一變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。
　　對220kV三繞組變壓器而言，高壓對中、低壓的短路阻抗一般10％～30％之間。中壓對低壓的短路阻抗一般在10％以下，因此變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)大的短路電流會導(dǎo)致變壓器絕緣材料受熱損壞。
　　二、短路電動力引起繞組變形故障論文
　　變壓器受短路沖擊時(shí)，如果短路電流小，繼電保護(hù)正確動作，繞組變形將是輕微的；如果短路電流大。繼電保護(hù)延時(shí)動作甚至拒動，變壓器繞組變形將會很嚴(yán)重。甚至造成繞組損壞。對于輕微的變形，如果不及時(shí)檢修，恢復(fù)墊塊位置，緊固繞組的壓釘及鐵軛的拉板、拉桿，加強(qiáng)引線的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會使變壓器損壞。因此診斷繞組變形程度、制訂合理的變壓器檢修周期是提高變壓器抗短路能力的一項(xiàng)重要措施。
　　由于繞組中漏磁的存在，載流導(dǎo)線在漏磁作用下受到電動力的作用，特別是在繞組突然短路時(shí)，電動力最嚴(yán)重。漏磁通?？煞纸鉃榭v軸分量和橫軸分量。縱軸磁場使繞組產(chǎn)生輻向力，而橫軸磁場使繞組受軸向力。軸向力使整個繞組受到張力P1，在導(dǎo)線中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。而內(nèi)繞組受到壓縮力P2，導(dǎo)線受到擠壓應(yīng)力。
　　軸向力的產(chǎn)生分為兩部分，一部分是由于繞組端部漏磁彎曲部分的輻向分量與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生。它使內(nèi)外繞組都受壓力：由于繞組端部磁場最大，因而壓力也最大，但中部幾乎為零，繞組的另一端力的方向改變。軸向力的另一部分是由于內(nèi)外安匝不平衡所產(chǎn)生的輻向漏磁與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生，該力使內(nèi)繞組受壓，外繞組受拉；安匝不平衡越大，該軸向力也越大。
　　因此，變壓器繞組在出口短路時(shí)，將承受很大的軸向和輻向電動力。軸向電動力使繞組向中間壓縮，這種由電動力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，可能影響繞組匝間絕緣，對繞組的匝間絕緣造成損傷；而輻向電動力使繞組向外擴(kuò)張，可能失去穩(wěn)定性，造成相間絕緣損壞。電動力過大，嚴(yán)重時(shí)可能造成繞組扭曲變形或?qū)Ь€斷裂。
　　對于由變壓器出口短路電動力造成的影響，判斷主變壓器繞組是否變形，過去只采取吊罩檢查的方法，目前采用繞組變形測試儀進(jìn)行分析判斷，通過對主變壓器的高、中、低壓三相的九個繞組分別施加10kHz至lkHz高頻脈沖，由計(jì)算機(jī)記錄脈沖波形曲線并儲存。通過打印，將波形繪制出圖，顯示正常波形與故障后波形變化的對比和分析，試驗(yàn)人員根據(jù)該儀器特有的頻率和波形，能比較科學(xué)
　　地準(zhǔn)確判斷主變壓器繞組變形情況。
　　三、繞組變形的特點(diǎn)論文
　　通過檢查發(fā)生故障或事故的變壓器進(jìn)行事后分析，發(fā)現(xiàn)電力變壓器繞組變形是誘發(fā)多種故障和事故的直接原因。一旦變壓器繞組已嚴(yán)重變形而未被診斷出來仍繼續(xù)運(yùn)行，則極有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，輕者造成停電，重者將可能燒毀變壓器。致使繞組變形的原因，主要是繞組機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、繞制工藝粗糙、承受正常容許的短路電流沖擊能力和外部機(jī)械沖擊能力差。因此變壓器繞組變形主要是受到內(nèi)部電動力和外部機(jī)械力的影響，而電動力的影響最為突出，如變壓器出口短路形成的短路沖擊電流及產(chǎn)生的電動力將使繞組扭曲、變形甚至崩潰。
　　1．受電動力影響的變形。
　　1．1高壓繞組處于外層，受軸向拉伸應(yīng)力和輻向擴(kuò)張應(yīng)力，使繞組端部壓釘松動、墊塊飛出，嚴(yán)重時(shí)，鐵軛夾件拉板、緊固鋼帶都會彎曲變形，繞組松弛后使其高度增加。
　　1．2中、低壓繞組的位置處于內(nèi)柱或中間時(shí)，常受到軸向和輻向壓縮力的影響，使繞組端部緊固壓釘松動，墊塊位移；匝間墊塊位移，撐條傾斜，線餅在輻向上呈多邊形扭曲。若變形較輕，如35kv線餅外圓無變形。而內(nèi)圓周有扭曲，在輻向上向內(nèi)突出，在繞組內(nèi)襯是軟紙筒時(shí)這種變形特別明顯。如果變壓器受短路沖擊時(shí)，繼電保護(hù)延時(shí)動作超過2s，變形更加嚴(yán)重，線餅會有較大面積的內(nèi)凹、上翹現(xiàn)象。測量整個繞組時(shí)往往高度降低，如果變壓器繼續(xù)投運(yùn)變壓器箱體振動將明顯增大。
　　1．3繞組分接區(qū)、糾接區(qū)線餅變形。這是由于分接區(qū)和糾接區(qū)(一般在繞組首端)安匝不平衡，產(chǎn)生橫向漏磁場使短路時(shí)線餅受到的電動力比正常區(qū)要大得多，所以易產(chǎn)生變形和損壞。特別是分接區(qū)線餅，受到有載分接開關(guān)造成的分接段短路故障時(shí)，繞組會變形成波浪狀，而影響絕緣和油道的通暢。
　　1．4繞組引線位移扭曲。這是變壓器出口短路故障后常發(fā)生的情況，由于受電動力的影響，破壞了繞組引線布置的絕緣距離。如引線離箱壁距離太近，會造成放電，引線間距離太近，因摩擦而使絕緣受損，會形成潛伏性故障，并可能發(fā)展成短路事故。