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[分享] 变压器常见故障处理及预防措施

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  • TA的每日心情
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    发表于 2018-3-28 10:17:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    引言

    电力变压器的安全运行受电、热、力三种因素的影响,在运行过程中会产生不同的故障引发事故。许多有关变压器的标准和反事故措施都是针对这三种因素来制定的,目的是为了提高变压器的安全运行水平。为此着重讨论研究电力变压器绝缘事故、短路事故和过热事故产生的原因及在实际使用中如何预防事故的发生。

    绝缘事故绝缘事故概述

    变压器的绝缘系统有一个绝缘配合问题。合理的绝缘配合是绝缘的耐受电场强度,以下简称场强,大于其受到的作用场强,并有一定的裕度。当绝缘配合受到破坏,便形成绝缘事故。作用场强失控引起的绝缘事故

    a长期工作电压。

    长期工作电压失控的问题是不存在的,但不等于作用场强不失控。因为在一定的电压下,如果发生电场畸变,作用场强就会发生变化,引起电场畸变的原因有金属导体悬浮、导体上有尖角毛刺以及导电尘埃的积集等

    b暂时过电压。

    工频电压升高或振过电压统称暂时过电压。工频电压升高带超过额定电压值的1.05倍时便发生铁心的过激磁。在过激磁的状况下,一方面激磁电流的数值迅速增大,另一方面激磁电流的谐波分量迅速增多。过激磁的倍数越大,则越严重。其后果是造成靠近铁心线圈的导体局部过热,引起匝绝缘击穿。

    c操作过电压。

    电压等级为330kV和500kV的变压器对操作过电压采取了有效的保护措施,所以至今未发现操作过电压下的损害事故。220kV及以下变压器的操作过电压的作用场强有失控的可能性并足以引发事故。

    d雷电过电压。

    电力变压器的高压侧防雷保护比较健全,一般是安全的。但有些变压器的中、低压侧的耐雷水平较低,导致雷击损坏变压器的事故时有发生。耐受场强下降引起的绝缘事故耐受场强下降是指变压器在运行中由于受到污染而使绝缘处于不正常状态。引起污染的原因很复杂,常见的有以下3种:

    a绝缘受潮。

    正常的油纸绝缘耐受场强很高在正常运行电压下,匝绝缘是不可能发生击穿事故的。但实际情况是变压器绕组绝缘事故,十之八九是由匝绝缘事故引起的,其原因是油纸绝缘对水有极大的亲力,其受潮后绝缘强度会剧烈下降。

    b金属异物。

    变压器器身上如残留金属导体,由于产生局部放电或将绝缘磨损,在发生过电压时或正常的工作电压下就有可能引起绝缘击穿损坏。但目前产品生产厂家和现场都开展了局部放电实验,对检出金属异物是很有效的。

    c尘埃微粒。

    尘埃微粒包括导电性微粒、半导电性微粒、导磁性微粒、绝缘纤维及纸屑等。导磁性微粒(如铁末)在磁场作用下会沿磁力线排列,排列后容易引起铁心多点接地故障。这种类型的故障可以用冲击电流法将其冲散。但变压器恢复运行后不久,又可能再次发生接地。导电性、半导电性微粒,(铜末、铝末、碳末等)。在电场作用下会沿电力线排列,使电场畸变,因而引发放电事故或发生油流带电现象。


    预防绝缘事故的措施

    预防绝缘事故的根本措施,从制造厂商来说,是要保证设备制造的高质量,从运行来说,是要保证运行环境纯净。一般来说,电力变压器通过出厂和交接试验证明绝缘良好,在运行中又得到良好的维护,其绝缘一般是不会损坏的。相反,如果变压器的密封性遭到损坏,器身受到污染,则制造质量再好的变压器也有可能损坏。因此,保证变压器的绝缘安全,关键在于保证它处于纯净的状态下。

    短路事故短路事故概述

    短路事故是指由于电网发生短路,在变压器内流过特大过电流,因而引起变压器损坏的事故。短路事故是当前变压器的第二类大事故。短路事故的根本原因是由于作用于变压器的短路应力超过其相当的承受能力。短路应力分机械应力和热应力两种。

    短路事故分析分析短路事故可以考虑以下几个方面:

    a 按实测或计算的短路电流进行短路应力的计算变压器发生出口短路后,应根据故障录波器的记录来确定短路电流。如果录波器未能取得实测记录,则应根据实际短路点的阻抗计算可能通过变压器绕组的最大电流,并按此计算短路机械应力和热应力,如果自己计算有困难可委托制造厂计算。经验表明,这可为分析短路事故提供最基本的依据,对正确分析短路事故是必要的。

    b 观察绕组和其它构件的变形形态变压器发生短路事故时,一般内绕组的损坏比外绕组严重。这是因为在轴向力磁场的作用下,内外绕组相互排斥,内绕组受到挤压力,而外绕组受到扩张力。一般外绕组的抗张强度比内绕组的抗压强度要好。内绕组短路损坏后的变形,其典型形状是原来的圆形轮廓变成齿轮形的轮廓。由于轴向磁场沿绕组高度的分布比较均匀,绕组的变形往往从上端一直延伸到下端。外绕组的变形与内绕组相类似,但没有内绕组明显,变压器内部发生击穿事故时,电流也会引起绕组变形,而且由于电弧的“电水锤效应”会使内外的变形杂乱无章。在分析短路事故时,应对外部短路和内部短路加以区别。

    c 考虑短路持续时间短路电流有一个瞬变过程,其峰值一般按对称短路电流峰值的1.8倍计算。短路试验时抗短路能力差的变压器受短路电流非对称分量冲击后,往往就发生损坏。但不能由此推论短机械应力的破坏作用与短路电流的持续时间无关。事实表明 ,短路持续时间长是造成短路事故的一个重要因素。

    d短路应力的积累效应

    短路应力的积累效应是指短路电流超过临界值,引起了绕组的不可逆变形,但还没有达到形成短路事故的程度。若以后再次短路时,在原有的变形上进一步使变形加剧,或引发短路事故。由于短路应力的积累效应与短路事故的形成有很大关系,因此变压器在遭受外部短路后,每次都应做详细记录,必要时应进行分析,并作出处理。在进行短路事故后的分析时,应了解事故前曾发生过的外部短路事故,并充分考虑积累效应的不良后果。

    预防短路事故的措施

    a设计变压器时,应选取短路力最小而紧固力最好的方案。

    b对变压器生产进行规范化操作,减少工艺操作上的分散性,以提高耐受短路的能力。

    c大型电力变压器的承受短路能力应选择有代表性产品进行设计、工艺、材料和规范化操作的验证,以达到改进产品质量和提高抗短路能力的目的。

    d实践经验表明,对受到短路冲击后的变压器进行实事求是的调查分析对提高变压器承受短路的能力是很有帮助的。

    e提高继电保护装置的正确动作率,保证在发生外部故障时及早切断故障点且不带故障点重合,对预防短路事故是十分重要的。

    f对于发生过外部短路的变压器,经计算分析或绕组变形测量认为有可发生较严重的不可逆变形时,应行吊罩检查处理,以防止变形积累演变成短路事故。过热事故和障碍过热事故概述习惯上一般把由于过热、障碍和缺陷引起的事故统称为过热事故。在所有的停电事故中,过热事件所占的比例最大,其一般在预防性试验或油中含气量色谱分析时会被发现,因此造成的损失较小。变压器在运行中难免有电能损耗并转化成热能,油浸电力变压器是依靠油的流动来散热的。变压器中任何一部位,如果其发热量大于预期值发热失控)或散热量小于预期值,散热失控则在高于标准规定的温升限值下才能达到发热和散热的平衡这就发生了过热事件。

    a电流失控型过热事件

    变压器中可能引起过热的电流有工作电流、环流和涡流,当它们的数值超过预定值时即为失控。工作电流如果失控,其本身已是故障状态,过热只是一种派生的现象。环流失控引起的过热事故相当多,如低压绕组中的环流引起导体过热,铁芯多点接地引铁芯局部过热,高压套管的出线电缆与穿缆铜管相碰产生的环流使电缆烧坏等。涡流失控引起的过热事件如油箱上加的非导磁钢板错用成普通钢板,引起油箱局部过热,绕组端部导线因涡流过热,铁心拉板端部或铁心的最外部没有开槽,产生的涡流引起局部过热等。

    b电阻失控型过热事件

    电阻失控型过热事件是指由于导电回路局部的电阻增加而引起的过热事件

    c散热失控型过热事件

    散热失控型过热事件是指单位面积的热负荷而言,仍处在正常范围之内,但由于散热条件失控引起的局部过热。

    预防过热事件应采取的措施

    a在设计和制造时采取措施,保证制造质量,防止出现过热的各种可能性

    b变压器在出厂前,坚持进行长时间的空载试验,并在试验前后进行油中溶解气体的色谱分析,以便发现和消除铁芯可能存在的过热缺陷。

    c对于新产品,应进行温升试验,并在试验前后进行色谱分析,以便发现和消除绕组和构件等可能存在的过热缺陷

    d变压器运行中应定期进行预防性试验和油的色谱分析,及时发现过热点,及时采取措施消除缺陷

    e对强油循环的风冷却器应根据当地环境的污秽程度,确定冲洗周期,以保证冷却容量

    f安装变压器时,必须按规范操作。特别注意防止上节油箱与铁心上夹件碰触,并注意防止套管穿缆的裸露部分与套管的穿缆铜管相接触。

    结语
    综上所述

    随着电力变压器在工农业生产和人们日常生活中的广泛应用,人们对于电力变压器的安全性、可靠性的要求也越来越高,因此,对防止电力变压器发生故障的预防性措施的探讨就着十分重要的意义和实际应用价值。当然提高电力变压器使用的安全性和可靠性的预防措施也并不仅仅局限于上述几点,其诸多问题还需要电力变压器生产厂商、电力专业技术人员等在实践中不断地加以探索和总结,从而使电力变压器的安全性、可靠性再上一个新的台阶。


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