淺談變壓器中的故障問題處理

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變壓器在正常運行時，因為受出口短路故障問題的影響，受到損壞的情況比較嚴(yán)重。近幾年來，據(jù)統(tǒng)計，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，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，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，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)計表明，在中性點接地系統(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，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，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，電動力最嚴(yán)重。漏磁通?？煞纸鉃榭v軸分量和橫軸分量?？v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，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，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，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)襯是軟紙筒時這種變形特別明顯。如果變壓器受短路沖擊時，繼電保護(hù)延時動作超過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。測量整個繞組時往往高度降低，如果變壓器繼續(xù)投運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，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。