變壓器短路故障原因分析
因變壓器出口短路導(dǎo)致變壓器內(nèi)部故障和事故的原因很多,也比較復(fù)雜,它與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料的質(zhì)量、工藝水平、運(yùn)行工況等因數(shù)有關(guān),但電磁線的選用是關(guān)鍵。從近幾年解剖變壓基于變壓器靜態(tài)理論設(shè)計(jì)而選用的電磁線,與實(shí)際運(yùn)行時(shí)作用在電磁線上的應(yīng)力差異較大。 (1)目前各廠家的計(jì)算程序中是建立在漏磁場(chǎng)的均勻分布、線匝直徑相同、等相位的力等理想化的模型基礎(chǔ)上而編制的,而事實(shí)上變壓器的漏磁場(chǎng)并非均勻分布,在鐵軛部分相對(duì)集中,該區(qū)域的電磁線所受到機(jī)械力也較大;換位導(dǎo)線在換位處由于爬坡會(huì)改變力的傳遞方向,而產(chǎn)生扭矩;由于墊塊彈性模量的因數(shù),軸向墊塊不等距分布,會(huì)使交變漏磁場(chǎng)所產(chǎn)生的交變力延時(shí)共振,這也是為什么處在鐵心軛部、換位處、有調(diào)壓分接的對(duì)應(yīng)部位的線餅首先變形的根本原因。
(2)抗短路能力計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮溫度對(duì)電磁線的抗彎和抗拉強(qiáng)度的影響。按常溫下設(shè)計(jì)的抗短路能力不能反映實(shí)際運(yùn)行情況,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,電磁線的溫度對(duì)其屈服極限?0.2影響很大,隨著電磁線的溫度提高,其抗彎、抗拉強(qiáng)度及延伸率均下降,在250℃下抗彎抗拉強(qiáng)度要比在50℃時(shí)下降上,延伸率則下降40%以上。而實(shí)際運(yùn)行的變壓器,在額定負(fù)荷下,繞組平均溫度可達(dá)105℃,*熱點(diǎn)溫度可達(dá)118℃。一般變壓器運(yùn)行時(shí)均有重合閘過(guò)程,因此如果短路點(diǎn)一時(shí)無(wú)法消失的話,將在非常短的時(shí)間內(nèi)(0.8s)緊接著承受**次短路沖擊,但由于受**次短路電流沖擊后,繞組溫度急劇增高,根據(jù)GBl094的規(guī)定,*高允許250℃,這時(shí)繞組的抗短路能力己大幅度下降,這就是為什么變壓器重合閘后發(fā)生短路事故居多。
(3)采用普通換位導(dǎo)線,抗機(jī)械強(qiáng)度較差,在承受短路機(jī)械力時(shí)易出現(xiàn)變形、散股、露銅現(xiàn)象。采用普通換位導(dǎo)線時(shí),由于電流大,換位爬坡陡,該部位會(huì)產(chǎn)生較大的扭矩,同時(shí)處在繞組二端的線餅,由于幅向和軸向漏磁場(chǎng)的共同作用,也會(huì)產(chǎn)生較大的扭矩,致使扭曲變形。如楊高500kV變壓器的A相公共繞組共有71個(gè)換位,由于采用了較厚的普通換位導(dǎo)線,其中有66個(gè)換位有不同程度的變形。另外吳涇1l號(hào)主變,也是由于采用普通換位導(dǎo)線,在鐵心軛部部位的高壓繞組二端線餅均有不同翻轉(zhuǎn)露線的現(xiàn)象。變壓器短路故障原因分析
(4)采用軟導(dǎo)線,也是造成變壓器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期對(duì)此認(rèn)識(shí)不足,或繞線裝備及工藝上的困難,制造廠均不愿使用半硬導(dǎo)線或設(shè)計(jì)時(shí)根本無(wú)這方面的要求,從發(fā)生故障的變壓器來(lái)看均是軟導(dǎo)線。
(5)繞組繞制較松,換位處理不當(dāng),過(guò)于單薄,造成電磁線懸空。從事故損壞位置來(lái)看,變形多見(jiàn)換位處,尤其是換位導(dǎo)線的換位處。
(6)繞組線匝或?qū)Ь€之間未固化處理,抗短路能力差。早期經(jīng)浸漆處理的繞組無(wú)一損壞。
(7)繞組的預(yù)緊力控制不當(dāng)造成普通換位導(dǎo)線的導(dǎo)線相互錯(cuò)位。
(8)套裝間隙過(guò)大,導(dǎo)致作用在電磁線上的支撐不夠濕度傳感器探頭, ,不銹鋼電熱管 PT100傳感器, ,鑄鋁加熱器,加熱圈 流體電磁閥
,這給變壓器抗短路能力方面增加隱患.
(9)作用在各繞組或各檔預(yù)緊力不均勻,短路沖擊時(shí)造成線餅的跳動(dòng),致使作用在電磁線上的彎應(yīng)力過(guò)大而發(fā)生變形.
(10)外部短路事故頻繁,多次短路電流沖擊后電動(dòng)力的積累效應(yīng)引起電磁線軟化或內(nèi)部相對(duì)位移,*終導(dǎo)致絕緣擊穿。
變壓器短路損壞的常見(jiàn)部位
對(duì)應(yīng)鐵軛下的部位。該部位發(fā)生變形原因有:(1)短路電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)是通過(guò)油和箱壁或鐵心閉合,由于鐵軛的磁阻相對(duì)較小,故大多通過(guò)油路和鐵軛間閉合,磁場(chǎng)相對(duì)集中,作用在線餅的電磁力也相對(duì)較大;(2)內(nèi)繞組套裝間隙過(guò)大或鐵心綁扎不夠緊實(shí),導(dǎo)致鐵心片二側(cè)收縮變形,致使鐵軛側(cè)繞組曲翹變形;(3)在結(jié)構(gòu)上,軛部對(duì)應(yīng)繞組部分的軸向壓緊是*不可靠的,該部位的線餅往往難以達(dá)到應(yīng)有的預(yù)緊力,因而該部位的線餅*易變形。
調(diào)壓分接區(qū)域及對(duì)應(yīng)其他繞組的部位。該區(qū)域由于:(1)安匝不平衡使漏磁分布不均衡,其幅向額外產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)在線圈中產(chǎn)生額外軸向外力,這些力的方向總是使產(chǎn)生這些力的不對(duì)稱性增大。軸向外力和正常幅向漏磁所產(chǎn)生的軸向內(nèi)力一樣,使線餅向豎直方向彎曲,并壓縮線餅件的墊塊,除此之外,這些力還部分地或全部地傳到鐵軛上,力求使其離開(kāi)心柱,出現(xiàn)線餅向繞組中部變形或翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。(2)該部位的線餅為力求安匝平衡或分接區(qū)間的應(yīng)有絕緣距離,往往要增加較多的墊塊,較厚的墊塊致使力的傳遞延時(shí),因而對(duì)線餅撞擊也較大;(3)繞組套裝后不能確保中心電抗高度對(duì)齊,致使安匝進(jìn)一步加劇不平衡;(4)運(yùn)行一段時(shí)間后,較厚的墊塊自然收縮量較大,一方面加劇安匝不平衡現(xiàn)象,另一方面受短路力時(shí)跳動(dòng)加劇;(5)在設(shè)計(jì)時(shí)間為力求安匝平衡,分接區(qū)的電磁線選用了較窄或較小截面的線規(guī),抗短力能力低。
換位部位。這部位的變形常見(jiàn)于換位導(dǎo)線的換位和單螺旋的標(biāo)準(zhǔn)換位處。換位導(dǎo)線的換位,由于其換位的爬坡較普通導(dǎo)線的換位為陡,使線匝半徑不同的換位處產(chǎn)生相反的切向力,這對(duì)大小相等方向相反的切向力,致使內(nèi)繞組的換位向直徑變小,方向變形,外繞組的換位力求線匝半徑相同,使換位拉直,內(nèi)換位向中心變形,外換位向外變形,而且換位導(dǎo)線厚度越厚,爬坡越陡,變形越嚴(yán)重。另外,換位處還存在軸向短路電流分量,所產(chǎn)生的附加力,致使線餅變形加劇。單螺旋的標(biāo)準(zhǔn)換位,在空間上要占一匝的位置,造成該部位安匝不平衡,同時(shí)又具有換位導(dǎo)線換位變形特征,因此該部位的線餅更容易變形。
繞組的引出線。常見(jiàn)于斜口螺旋結(jié)構(gòu)的繞組,該結(jié)構(gòu)的繞組,由于二個(gè)螺旋口安匝不平衡,軸向力大,同時(shí)又有軸向電流存在,使引出線拐角部位產(chǎn)生一個(gè)橫向力而發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象。另外螺旋繞組在繞制過(guò)程中,有剩余應(yīng)力存在,會(huì)使繞組力求恢復(fù)原狀現(xiàn)象,故螺旋結(jié)構(gòu)的繞組,受短路電流沖擊下更容易扭曲變形。