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常用变压器的故障问题处理

文章来源:国际工业自动化网 作者:【未知】 点击:次 时间:2018/2/1 9:10:12

一、短路电流故障

当变压器忽然发生短路时,高、低压绕组可能一起通过为额定值数十倍的短路电流,使其产生很大的热量,变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够,热稳定性差时,就会使变压器绝缘材料严重受损,而形成变压器击穿及损毁事故。

变压器的出口短路主要包括:三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路等几种类型。据统计表明,在中性点接地系统中,单相接地短路约占全部短路故障的65%,两相短路约占10%~15%,两相接地短路约占15%一20%,三相短路约占5%。其中以三相短路时的短路电流值最大。

对220kV三绕组变压器而言,高压对中、低压的短路阻抗一般10%~30%之间。中压对低压的短路阻抗一般在10%以下,因此变压器发生短路故障时,强大的短路电流会导致变压器绝缘材料受热损坏。

二、短路电动力引起绕组变形故障

变压器受短路冲击时,如果短路电流小,继电保护正确动作,绕组变形将是轻微的;如果短路电流大。继电保护延时动作甚至拒动,变压器绕组变形将会很严重。甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形,如果不及时检修,恢复垫块位置,紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆,加强引线的夹紧力,在多次短路冲击后,由于累积效应也会使变压器损坏。因此诊断绕组变形程度、制订合理的变压器检修周期是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。

由于绕组中漏磁的存在,载流导线在漏磁作用下受到电动力的作用,特别是在绕组突然短路时,电动力最严重。漏磁通常可分解为纵轴分量和横轴分量。纵轴磁场使绕组产生辐向力,而横轴磁场使绕组受轴向力。轴向力使整个绕组受到张力P1,在导线中产生拉伸应力。而内绕组受到压缩力P2,导线受到挤压应力。

轴向力的产生分为两部分,一部分是由于绕组端部漏磁弯曲部分的辐向分量与载流导体作用而产生。它使内外绕组都受压力:由于绕组端部磁场最大,因而压力也最大,但中部几乎为零,绕组的另一端力的方向改变。轴向力的另一部分是由于内外安匝不平衡所产生的辐向漏磁与载流导体作用而产生,该力使内绕组受压,外绕组受拉;安匝不平衡越大,该轴向力也越大。

因此,变压器绕组在出口短路时,将承受很大的轴向和辐向电动力。轴向电动力使绕组向中间压缩,这种由电动力产生的机械应力,可能影响绕组匝间绝缘,对绕组的匝间绝缘造成损伤;而辐向电动力使绕组向外扩张,可能失去稳定性,造成相间绝缘损坏。电动力过大,严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂。

对于由变压器出口短路电动力造成的影响,判断主变压器绕组是否变形,过去只采取吊罩检查的方法,目前采用绕组变形测试仪进行分析判断,通过对主变压器的高、中、低压三相的九个绕组分别施加10kHz至lkHz高频脉冲,由计算机记录脉冲波形曲线并储存。通过打印,将波形绘制出图,显示正常波形与故障后波形变化的对比和分析,试验人员根据该仪器特有的频率和波形,能比较科学地准确判断主变压器绕组变形情况。

三、绕组变形的特点

通过检查发生故障或事故的变压器进行事后分析,发现电力变压器绕组变形是诱发多种故障和事故的直接原因。一旦变压器绕组已严重变形而未被诊断出来仍继续运行,则极有可能导致事故的发生,轻者造成停电,重者将可能烧毁变压器。致使绕组变形的原因,主要是绕组机械结构强度不足、绕制工艺粗糙、承受正常容许的短路电流冲击能力和外部机械冲击能力差。因此变压器绕组变形主要是受到内部电动力和外部机械力的影响,而电动力的影响最为突出,如变压器出口短路形成的短路冲击电流及产生的电动力将使绕组扭曲、变形甚至崩溃。

1. 受电动力影响的变形

1.1 高压绕组处于外层,受轴向拉伸应力和辐向扩张应力,使绕组端部压钉松动、垫块飞出,严重时,铁轭夹件拉板、紧固钢带都会弯曲变形,绕组松弛后使其高度增加。

1.2 中、低压绕组的位置处于内柱或中间时,常受到轴向和辐向压缩力的影响,使绕组端部紧固压钉松动,垫块位移;匝间垫块位移,撑条倾斜,线饼在辐向上呈多边形扭曲。若变形较轻,如35kv线饼外圆无变形。而内圆周有扭曲,在辐向上向内突出,在绕组内衬是软纸筒时这种变形特别明显。如果变压器受短路冲击时,继电保护延时动作超过2s,变形更加严重,线饼会有较大面积的内凹、上翘现象。测量整个绕组时往往高度降低,如果变压器继续投运变压器箱体振动将明显增大。

1.3 绕组分接区、纠接区线饼变形。这是由于分接区和纠接区(一般在绕组首端)安匝不平衡,产生横向漏磁场使短路时线饼受到的电动力比正常区要大得多,所以易产生变形和损坏。特别是分接区线饼,受到有载分接开关造成的分接段短路故障时,绕组会变形成波浪状,而影响绝缘和油道的通畅。

1.4 绕组引线位移扭曲。这是变压器出口短路故障后常发生的情况,由于受电动力的影响,破坏了绕组引线布置的绝缘距离。如引线离箱壁距离太近,会造成放电,引线间距离太近,因摩擦而使绝缘受损,会形成潜伏性故障,并可能发展成短路事故。

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