轴向外力和正常幅 向漏磁所产生的轴向内力一样,使线饼向竖直方向弯曲,并压缩线饼件的垫块,除此之 外,这些力还部分地或全部地传到铁轭上,力求使其离开心柱,出现线饼向绕组中部变 形或翻转现象; (2)该部位的线饼为力求安匝平衡或分接区间的应有绝缘距离, 往往要增加较多的垫块, 较厚的垫块致使力的传递延时,因而对线饼撞击也较大;(3)绕组套装后不能确保中心 电抗高度对齐,致使安匝进一步加剧不平衡;(4)运行一段时间后,较厚的垫块自然收 缩量较大,一方面加剧安匝不平衡现象,另一方面受短路力时跳动加剧;(5)在设计时 间为力求安匝平衡,分接区的电磁线选用了较窄或较小截面的线规,抗短力能力低。 4.3 换位部位 这部位的变形常见于换位导线的换位和单螺旋的标准换位处。 换位导线的换位,由于其换位的爬坡较普通导线的换位为陡,使线匝半径不同的换位处 产生相反的切向力,这对大小相等方向相反的切向力,致使内绕组的换位向直径变小, 方向变形,外绕组的换位力求线匝半径相同,使换位拉直,内换位向中心变形,外换位 向外变形,而且换位导线厚度越厚,爬坡越陡,变形越严重。另外,换位处还存在轴向 短路电流分量,所产生的附加力,致使线饼变形加剧。 单螺旋的标准换位,在空间上要占一匝的位置,造成该部位安匝不平衡,同时又具有换 位导线换位变形特征,因此该部位的线饼更容易变形。 4.4 绕组的引出线 常见于斜口螺旋结构的绕组,该结构的绕组,由于二个螺旋口安匝不平衡,轴向力大, 同时又有轴向电流存在,使引出线拐角部位产生一个横向力而发生扭曲变形现象。另外 螺旋绕组在绕制过程中,有剩余应力存在,会使绕组力求恢复原状现象,故螺旋结构的 绕组,受短路电流冲击下更容易扭曲变形。 4.5 引线间 常见于低压引线间,低压引线由于电压低流过电流大,相位 120 度,使引线相互吸引, 如果引线固定不当的话,会发生相间短路。 5 变压器短路故障原因分析 因变压器出口短路导致变压器内部故障和事故的原因很多, 也比较复杂, 它与结构设计、 原材料的质量、工艺水平、运行工况等因数有关,但电磁线的选用是关键。从近几年解 剖变压器,对其事故进行分析来看,与电磁线有关的大致有以下几个原因。 5.1 基于变压器静态理论设计而选用的电磁线,与实际运行时作用在电磁线上的应力差 异较大。 5.2 目前各厂家的计算程序中是建立在漏磁场的均匀分布、线匝直径相同、等相位的力 等理想化的模型基础上而编制的,而事实上变压器的漏磁场并非均匀分布,在铁轭部分 相对集中,该区域的电磁线所受到机械力也较大;换位导线在换位处由于爬坡会改变力 的传递方向,而产生扭矩;由于垫块弹性模量的因数,轴向垫块不等距分布,会使交变 漏磁场所产生的交变力延时共振,这也是为什么处在铁心轭部、换位处、有调压分接的 对应部位的线饼首先变形的根本原因。 5.3 抗短路能力计算时没有考虑温度对电磁线的抗弯和抗拉强度的影响。按常温下设计 的抗短路能力不能反映实际运行情况,根据试验结果,电磁线的温度对其屈服极限?0.2 影响很大,随着电磁线的温度提高,其抗弯、抗拉强度及延伸率均下降,在 250℃下抗 弯抗拉强度要比在 50℃时下降 10%以上,延伸率则下降 40%以上。而实际运行的变压 器,在额定负荷下,绕组平均温度可达 105℃,最热点温度可达 118℃。一般变压器运 行时均有重合闸过程,因此如果短路点一时无法消失的话,将在非常短的时间内(0.8s) 紧接着承受第二次短路冲击,但由于受第一次短路电流冲击后,绕组温度急剧增高,根 据 GBl094 的规定,最高允许 250℃,这时绕组的抗短路能力己大幅度下降,这就是为什 么变压器重合闸后发生短路事故居多。 5.4 采用普通换位导线,抗机械强度较差,在承受短路机械力时易出现变形、散股、露 铜现象。采用普通换位导线时,由于电流大,换位爬坡陡,该部位会产生较大的扭矩, 同时处在绕组二端的线饼,由于幅向和轴向漏磁场的共同作用,也会产生较大的扭矩, 致使扭曲变形。如杨高 500kV 变压器的 A 相公共绕组共有 71 个换位,由于采用了较厚 的普通换位导线,其中有 66 个换位有不同程度的变形。另外吴泾 1l 号主变,也是由于 采用普通换位导线,在铁心轭部部位的高压绕组二端线饼均有不同翻转露线的现象。 5.5 采用软导线,也是造成变压器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期对此认识不 足,或绕线装备及工艺上的困难,制造厂均不愿使用半硬导线或设计时根本无这方面的 要求,从发生故障的变压器来看均是软导线。 5.6 绕组绕制较松,换位或纠位爬坡处处理不当,过于单薄,造成电磁线悬空。从事故 损坏位置来看,变形多见换位处,尤其是换位导线的换位处。 5.7 绕组线匝或导线之间未固化处理, 抗短路能力差。 早期经浸漆处理的绕组无一损坏。 5.8 绕组的预紧力控制不当造成普通换位导线的导线相互错位。 5.9 套装间隙过大,导致作用在电磁线上的支撑不够,这给变压器抗短路能力方面增加 隐患。 5.10 作用在各绕组或各档预紧力不均匀, 短路冲击时造成线饼的跳动, 致使作用在电磁 线上的弯应力过大而发生变形。 5.11 外部短路事故频繁, 多次短路电流冲击后电动力的积累效应引起电磁线软化或内部 相对位移,最终导致绝缘击穿。 6 建议 6.1 订货 (1) 对设备选型时,应充分考虑现有产品结构状况,取消冗余功能,选择可靠结构,在 充分考虑电网的短路容量与产品的动稳定性能之后,再确定产品参数,根据电网实际需 要合理的配置分接开关,对性能参数的要求应和目前制造水平及材质状况相适应。 (2) 优先选用经短路型式试验合格的产品设计,并对产品进行抽检短路耐受试验,以确 保产品的同一性。 (3) 选用全自冷变压器。 由于全自冷变压器相对其他冷却方式的变压器度低, 用铜量大, 变压器重量重,具有较强抗短路能力。 6.2 产品设计 针对前述造成短路故障的原因和问题,电气设计和结构设计各方面应采取改进措施。要 充分考虑工艺和材质的分散性,在关键的部位应留有足够的裕度,当先进性与产品的可 靠性有矛盾时,首先考虑保证可靠性。设计时应按高温条件(250℃~350℃)进行抗短路 能力的设计,并对特殊部位(如换位、螺旋口)要进行抗短路能力校核计算。若内线圈一 定要带分接,应优先采用独立调压绕组结构。同时要禁止使用普通换位导线,而尽量选 用半硬以上的自粘性换位导线和组合导线; 35kV 及以下绕组的内支撑硬筒选用低介损无 局放的环氧玻璃丝绝缘筒;轴向压紧最好采用弹簧压钉。 6.3 制造工艺方面 针对前述的工艺缺陷和欠缺,提高工艺水平,加强工艺执行纪律,确保产品制造过程得 到有效控制。 6.4 材料方面 尽量选用半硬以上的自粘性换位导线和组合导线。采用高密度与油道等距的整体垫块。 35kV 及以下的内绕组应优先采用环氧玻璃丝筒作绕组内支撑绝缘筒。 6.5 安装 为确保变压器安装质量,可采用实行卖方负责的安装方式,卖方必须对整个安装工作质 量负责。现场吊芯检查时要进行器身预紧力校核,确保变压器器身处于紧固状态。 6.6 运行管理 鉴于目前运行变压器抗外部短路强度较差的情况, 对于系统短路跳闸后的自动重合或强 行投运,应看到其不利的因素,否则有时会加剧变压器的损坏程度,甚至失去重新修复 的可能。运行部门可根据短路故障是否能瞬时自动消除的概率,对近区架空线(如 2km 以内)或电缆线路取消使用自动重合闸,或适当延长合闸间隔时间以减少因重合闸不成 而带来的危害,并且尽量对短路跳闸的变压器进行试验检查。 6.7 科研 运行单位、制造厂和材料厂应结合事故分析紧密合作,不断开发研制新工艺、新材料, 改进产品设计,提高变压器抗短路能力水平,以满足运行需要。 总之,造成故障或事故的因素较多,但变压器的结构设计和制造工艺仍是主要因素,在 运行管理等环节中也暴露出一些问题。 除了在结构方面尚存在一些没有充分认识的因素 外,设计和工艺操作方面存在的问题值得制造厂及运行单位引起重视。 电力变压器的防火措施运行技术 如变压器内部发生过载或短路,绝缘材料或绝缘油就会因高温或电火花作用而分解,膨 胀以至气化,使变压器内部压力急剧增加,可能引起变压器外壳爆炸,大量绝缘油喷出 燃烧,油流又会进一步扩大火灾危险。 运行中防火爆炸要注意: (1)不能过载运行:长期过载运行,会引起线圈发热,使绝缘逐渐老化,造成短路。 (2)经常检验绝缘油质:油质应定期化验,不合格油应及时更换,或采取其它措施。 (3)防止变压器铁芯绝缘老化损坏,铁芯长期发热造成绝缘老化。 (4)防止因检修不慎破坏绝缘,如果发现擦破损伤,就及时处理。 (5)保证导线接触良好,接触不良产生局部过热。 (6)防止雷击,变压器会因击穿绝缘而烧毁。 (7)短路保护:变压器线圈或负载发生短路,如果保护系统失灵或保护定值过大,就 可能烧毁变压器。为此要安装可靠的短路保护。 (8)保护良好的接地。 (9)通风和冷却:如果变压器线圈导线是 a 级绝缘,其绝缘体以纸和棉纱为主。温度 每升高 8℃其绝缘寿命要减少一半左右;变压器正常温度 90℃以下运行,寿命约 20 年; 若温度升至 105℃,则寿命为 7 年。变压器运行,要保持良好的通风和冷却。 防止大型变压器损坏事故措施 1 防止变压器绝缘损坏事故 运行中的变压器应检查和部位渗油现象, 变压器本体无积水,以防止水分和空气进 入变压器引起变压器绝缘损坏 变压器的呼吸器的油封应保持一定油位并保持畅通,干燥剂保持干燥,保证吸湿效 果良好 定期检查保证变压器的防爆膜、安全释压阀完好,防止与空气直接连通,造成变压 器的油中水份含量增大,使油的绝缘性能变坏。 在给变压器补油时,应注意储油柜中的油质合格,防止补油而引起油质恶化,并且 禁止由变压器的底部给油箱补油,防止空气和油箱底部杂质进入变压器身中,特别是防 止金属杂质进入变压器内部。 当轻瓦斯保护动作后发出讯号时,要及时取气进行检验,以判明成分,并取油样进 行色谱分析,查明原因,及时排除。 运行中的变压器轻瓦斯保护,应当可*地投入,不允许将无保护的变压器投入运行, 如工作需要将保护短时停用,则应有措施,事后应立即恢复 要对变压器绕组温度、上层油温进行重点监视,当接近报警温度时,要及时对负荷、 冷却器及环境温度等进行对比性综合分析,并进行有效控制,争取做到及时发现变压器 内部的潜在故障 对油流指示器指示位置要仔细检查,一旦发现潜油泵停运要及时开启,否则油温会 很快升高威胁变压器安全运行 经常检查变压器的避雷器动作记录器,并做好动作次数记录,发现避雷器动作后, 应设法停运变压器并进行检查 对变压器本体油样孔螺栓要重点检查,防止检修人员取样后未紧固造成漏油 变压器内部故障跳闸后,应尽快切除油泵,停止油泵运行,避免故障中产生游离、 金属微粒等杂质进入变压器的非故障部分。 防止变压器的线圈温度过高,绝缘恶化和烧坏。合理控制运行中的顶层油温温升。 特别是对强迫油循环冷却的变压器,当上层油温温升上升超过允许值时应迅速控制负 荷,油温温升保持在规定范围内,否则变压器降负荷运行。在变压器过负荷运行期间, 也必须严密监视其油温温升在规定值以内,并尽量压缩负荷,减少过负荷运行的时间, 防止长期高温运行引起绝缘的加速老化。 2 防止变压器损坏事故 定期对变压器引线接头进行测温,防止接触不良造成过热。 定期对变压器冷却风扇进行检查,定期对变压器的绝缘油的色谱分析和化学监督, 保证变压器的油质良好。 经常检查变压器的中性点接地情况,防止变压器过电压击穿事故的发生。 经常检查变压器的套管清干净、无裂纹,防止变压器的套管闪络。 3 变压器的保护装置必须完善可*,严禁将无保护的变压器投入运行。如因工作需要 将保护短时间停用时,应有相应的措施,事后立即恢复。 4 发生过出口或近区短路的变压器,必须在进行必要的电气试验和检查,以判明变 压器中各部件无变形和损坏。 5 加强对充油套管油位的检查,如发现充油套管中缺油时,应查找原因并进行补油, 对有渗漏油的套管应及时处理。 6 加强变压器的防火工作,完善变压器的消防设施。 变压器的铁损与铜损 当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体, 在垂直于磁力线的平面上就会感应电势,这个电势在铁心的断面上形成闭合 回路并产生电流,好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加,并 且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。