電力變壓器故障解析概要

1、<p>　　電力變壓器故障解析概要</p><p>　　摘要：本文對(duì)變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理做了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)變壓器的故障類(lèi)型進(jìn)行了原因分析，從而最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：變壓器 故障 短路 放電 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>

2、;<b>　　一、引言 </b></p><p>　　電力變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行，故障和事故不可能完全避免，且引發(fā)故障和事故又有很多方面的原因。作為電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，對(duì)其安全可靠運(yùn)行的要求

3、是顯而易見(jiàn)的，電力變壓器在高電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行，受各種因素影響如過(guò)負(fù)荷運(yùn)行、短路電流沖擊等，性能逐漸下降。特別是長(zhǎng)期運(yùn)行后造成絕緣老化、材質(zhì)劣化及預(yù)期壽命減少等情況，變壓器小故障頻發(fā)，大的災(zāi)難性事故也時(shí)有發(fā)生，安全問(wèn)題突出。因此，必須進(jìn)行電力變壓器健康診斷的研究，認(rèn)真做好基建、運(yùn)行檢修、維護(hù)、試驗(yàn)等多方面的工作，才能保證變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 </p><p><b>　　二、 概述 </b>&

4、lt;/p><p>　　2.1 變壓器的基本結(jié)構(gòu) </p><p>　　變壓器是一種靜止電器，它通過(guò)線(xiàn)圈間的電磁感應(yīng)，將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能。 </p><p>　　2.1.1 基本結(jié)構(gòu) </p><p><b>　　1．鐵心 </b></p><p>　　變壓

5、器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 </p><p><b>　　2．繞組 </b></p><p>　　變壓器的電路，一般用絕緣銅線(xiàn)繞制而成。在變壓器上使用的有圓形和矩形（四個(gè)角帶有一定數(shù)值半徑的圓?。┙孛娴膶?dǎo)線(xiàn)。容量稍大些的電力變壓器采用矩形導(dǎo)線(xiàn)（即扁導(dǎo)線(xiàn)）。導(dǎo)線(xiàn)的絕緣可以是漆或絕緣紙。根據(jù)繞組不同的電壓等級(jí)不同，繞組也包扎不同

6、厚度的絕緣層。 </p><p><b>　　3．絕緣套管 </b></p><p>　　將線(xiàn)圈的高、低壓引線(xiàn)引到箱外，是引線(xiàn)對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。 </p><p><b>　　4．油箱 </b></p><p>　　油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱

7、側(cè)壁有散熱器或冷卻器。 </p><p>　　此外，還有儲(chǔ)油柜、吸濕器、溫度計(jì)、壓力釋放閥和氣體繼電器。分冷的變壓器還有控制箱，有的有載調(diào)壓變壓器還配有在線(xiàn)濾油機(jī)等組部件。 </p><p>　　2.2 變壓器的主要常見(jiàn)故障 </p><p>　　2.2.1 變壓器的絕緣故障 </p><p>　　變壓器線(xiàn)圈絕緣故障是變壓器運(yùn)行中危害最為嚴(yán)重

8、的故障，一旦出現(xiàn)往往造成線(xiàn)圈燒毀、油箱變形，修復(fù)非常困難。美國(guó)變壓器協(xié)會(huì)編著的《變壓器維護(hù)指南》中指出：“很多數(shù)據(jù)證明，多數(shù)變壓器的損壞都是絕緣系統(tǒng)損壞造成的，其比例達(dá)到變壓器全部事故的85%?！本€(xiàn)圈絕緣故障的原因可分為電氣和機(jī)械損傷兩個(gè)類(lèi)別，機(jī)械損傷方面的故障最終表現(xiàn)為電氣故障。變壓器線(xiàn)圈絕緣故障包括 </p><p>　　某電廠主變故障燒毀，原因是由于制造時(shí)對(duì)高低壓線(xiàn)圈之間的主絕緣形成損傷，投入運(yùn)行后不到兩個(gè)

9、月絕緣擊穿燒毀。該變壓器型號(hào)： SFP10-240000/220 額定容量：240000KVA 2005年3月10日主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作發(fā)變組跳閘。就地檢查發(fā)現(xiàn)主變壓器噴油，高壓套管A、B相損壞嚴(yán)重，油箱變形。由于變壓器損壞嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法修復(fù)，返廠進(jìn)行了解體檢查處理。油箱整體已變形，B相高壓側(cè)的圍屏及上部角環(huán)崩開(kāi)，露出高壓線(xiàn)圈，上端部及中部幾段的油隙墊塊突出，撐條有的被拉斷，有的被拔起。上部有2-3段的導(dǎo)線(xiàn)迸出散開(kāi)，已無(wú)絕緣，導(dǎo)線(xiàn)已經(jīng)變色，

10、有數(shù)根導(dǎo)線(xiàn)被崩斷，斷面為拉斷痕跡。B相高壓側(cè)處的夾件、肢板、拉板及散開(kāi)的導(dǎo)線(xiàn)均有多處被電弧燒傷的痕跡。B相線(xiàn)圈高壓線(xiàn)圈內(nèi)部6個(gè)撐條間距向上至線(xiàn)圈端部的絕緣全部燒成碳黑狀，部分內(nèi)撐條被燒毀。低壓側(cè)線(xiàn)圈中部二段線(xiàn)段變形，墊塊突出，有1根導(dǎo)線(xiàn)燒斷。低壓側(cè)與高壓側(cè)內(nèi)部相對(duì)應(yīng)部位有兩處放電痕跡，部分導(dǎo)線(xiàn)燒斷。見(jiàn)圖 </p><p>　　圖B相線(xiàn)圈絕緣擊穿故障 </p><p>　　從繼電保護(hù)動(dòng)作情況

11、分析：發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)、主變差動(dòng)保護(hù)、主變重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，又結(jié)合主變壓力釋放閥動(dòng)作噴油，綜合判斷為變壓器內(nèi)部故障，保護(hù)裝置正確動(dòng)作。從變壓器故障前后發(fā)電機(jī)、主變參數(shù)看出：發(fā)電機(jī)A、B相電流增加5-6倍，C相電流增加量小，發(fā)電機(jī)出口B相電壓為零，主變中性點(diǎn)產(chǎn)生零序電流，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流、電壓增加?？梢耘袛嘀饕收宵c(diǎn)在B相。從變壓器解體檢查情況分析：變壓器B相高壓線(xiàn)圈首端對(duì)低壓線(xiàn)圈中部換位處貫穿性擊穿。 </p><p>

12、;　　經(jīng)了解，變壓器出廠試驗(yàn)時(shí)由于局放量偏大，進(jìn)行了多次吊罩處理，處理時(shí)曾三次拔出高低壓線(xiàn)圈之間的絕緣圍屏。通過(guò)以上掌握的情況分析，由于在制造過(guò)程中損傷了B相高低壓線(xiàn)圈之間的主絕緣，投入運(yùn)行后絕緣耐受強(qiáng)度小于實(shí)際作用場(chǎng)強(qiáng)，絕緣逐漸被擊穿，最終B相高壓線(xiàn)圈首端對(duì)低壓線(xiàn)圈中部換位處貫穿性擊穿放電，繼而導(dǎo)致A、B相短路，同時(shí)波及C相，變壓器跳閘。 </p><p>　　此案例是典型的由于制造原因形成的線(xiàn)圈絕緣故障，導(dǎo)致

13、變壓器報(bào)廢，造成數(shù)千萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)損失。所以，把好變壓器的制造關(guān)是尤為重要的。 </p><p>　　2.2.2 變壓器的短路故障 </p><p>　　變壓器短路故障主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線(xiàn)或繞組間對(duì)地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。 </p><p>　　1.短路電流引起絕緣過(guò)熱故障 </p><p>　　變壓器突發(fā)短路時(shí)，

14、其高、低壓繞組可能同時(shí)通過(guò)為額定值數(shù)十倍的短路電流，它將產(chǎn)生很大的熱量，使變壓器嚴(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，會(huì)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。 </p><p>　　2.短路電動(dòng)力引起繞組變形故障 </p><p>　　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(dòng)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(dòng)作甚至拒動(dòng)，變形將會(huì)

15、很?chē)?yán)重，甚至造成繞組損壞。對(duì)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(xiàn)的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會(huì)使變壓器損壞。 </p><p>　　2.2.3變壓器的放電故障 </p><p>　　變壓器內(nèi)部金屬部件存在放電現(xiàn)象，一般來(lái)說(shuō)變壓器還可正常運(yùn)行，但故障點(diǎn)也可能擴(kuò)大，造成變壓器損壞。而且一般伴有乙炔氣體的產(chǎn)生，會(huì)讓人難以判斷變壓器內(nèi)

16、部狀態(tài)。容易產(chǎn)生金屬放電的原因有鐵芯與夾件間存在金屬屑，磁屏蔽接地不良，引線(xiàn)股間搭接，壓釘松動(dòng)等。應(yīng)用變壓器油色譜分析可以有效判斷此類(lèi)故障，為變壓器的維護(hù)、檢修工作提供指導(dǎo)，為進(jìn)一步跟蹤分析和制定檢修計(jì)劃及方案提供科學(xué)依據(jù)。 </p><p>　　根據(jù)放電的能量密度的大小，變壓器的放電故障常分為局部放電、火花放電和高能量放電三種類(lèi)型。 </p><p>　　1．變壓器局部放電故障 <

17、/p><p>　　在電壓的作用下，絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣隙、油膜或?qū)w的邊緣發(fā)生非貫穿性的放電現(xiàn)象稱(chēng)為局部放電。 </p><p>　　2．變壓器火花放電故障 </p><p>　　(1)懸浮電位引起火花放電。處于地電位的部件，如硅鋼片磁屏蔽和各種緊固用金屬螺栓等，與地的連接松動(dòng)脫落，導(dǎo)致懸浮電位放電。變壓器高壓套管端部接觸不良，也會(huì)形成懸浮電位而引起火花放電。 </p

18、><p>　　(2)油中雜質(zhì)引起火花放電。火花放電可能在較低的電壓下發(fā)生。 </p><p>　　3．變壓器電弧放電故障 </p><p>　　電弧放電是高能量放電，常以繞組匝層間絕緣擊穿為多見(jiàn)，其次為引斷或?qū)Φ亻W絡(luò)和分接開(kāi)關(guān)飛弧等故障。電弧放電故障由于放電能量密度大，產(chǎn)氣急劇，常以電子崩形式?jīng)_擊電介質(zhì)，使絕緣紙穿孔、燒焦，使金屬材料變形或熔化燒毀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備燒損

19、，甚至發(fā)生爆炸事故，這種事故一般事先難以預(yù)測(cè)，也無(wú)明顯預(yù)兆，常以突發(fā)的形式暴露出來(lái)。 </p><p>　　除上述常見(jiàn)故障外，還有變壓器過(guò)熱故障，高壓套管外絕緣閃絡(luò)故障等，任何變壓器故障都不可以掉以輕心。 </p><p><b>　　三、 結(jié)論 </b></p><p>　　電力變壓器承擔(dān)著電壓變換、電能分配和傳輸?shù)娜蝿?wù)，并提供電力服務(wù)。一旦

20、發(fā)生故障，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的電力網(wǎng)將立刻癱瘓。做好變壓器的檢查維護(hù)工作、消除設(shè)備缺陷和隱患是極其重要的。其故障大多是由于變壓器最初運(yùn)行異?；蛘甙l(fā)生輕微故障時(shí)，其狀態(tài)沒(méi)有被及時(shí)監(jiān)測(cè)出來(lái)，任其發(fā)展而造成的，及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)出變壓器運(yùn)行異?；蛘吖收蠣顟B(tài)是保證變壓器安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段之一。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]沈水福，高

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