變壓器故障的缺陷分析

【摘要】目前，由于變壓器故障往往引的發(fā)變壓器事故越來越多。從變壓器故障的缺陷分析來看，首要原因是抗短路能力過弱導(dǎo)致電力變壓器發(fā)生故障因而對電網(wǎng)造成非常大的危害，使電網(wǎng)安全遭到威脅。

【關(guān)鍵詞】變壓器；故障；短路；缺陷分析

引言

近年來變壓器由于突發(fā)故障引發(fā)損壞幾率大增，這是因為發(fā)生了以下故障：外部多次短路沖擊，線圈嚴重變形，最終使絕緣被擊破損壞；外部短時間內(nèi)多次受短路沖擊導(dǎo)致?lián)p壞；長時間短路遭受沖擊而損壞；一次短路沖擊就足夠損壞運行。

1.變壓器的故障原因分析

1.1計算程序中都是建立在漏磁場的線匝直徑相同、均勻分布、等相位的力等理想化的變壓模型的基礎(chǔ)上而編制的做法是目前大部分廠家所推崇的。事實上變壓器中的漏磁場并不是分布得均勻，而相對集中分布在鐵軛的部分，這個區(qū)域的電磁線受到機械作用力也比較大；在換位處的換位導(dǎo)線會因為爬坡而改變力的傳遞方向，進而發(fā)生扭矩的現(xiàn)象；基于墊塊的彈性模量的因素，軸向間的墊塊又不是分布得相等距，這樣會令到交變漏磁場所產(chǎn)生的交變力的共振會延遲時間，這也是使處在換位處、鐵心的軛部、有調(diào)壓互相分接的對應(yīng)部位之間的線餅首先變形的根源。

1.2使用普通的換位導(dǎo)線，在短路承受機械應(yīng)力引起的變形很多露銅現(xiàn)象。普通的換位導(dǎo)線，因為電流大，換位攀登陡峭的，有一個更大的扭矩，而在絲餅的兩端，由于徑向和軸向磁場的相互作用，也有大扭矩，扭轉(zhuǎn)變形。楊高500kV變壓器繞組相公共71換位，由于普通的換位導(dǎo)線使用厚，其中有66個移位變形程度不同。此外吳涇1L主變壓器，而且還因為普通換位導(dǎo)線，高壓繞組鐵芯軛部的兩個終端線餅有不同的倒裝露線現(xiàn)象。如果不考慮溫度的彎曲和拉伸強度的影響的電磁線短路容量計算。按常規(guī)設(shè)計的抗短路能力不能反映實際的操作，根據(jù)試驗結(jié)果，對0.2個影響屈服極限溫度與電磁線，電磁線溫度的增加，減少彎曲，抗拉強度和延伸率，在250℃彎拉強度比在50℃的最后的下降，延伸率降低40%以上。但實際運行中的變壓器，在額定負載時，繞組平均溫度高達105℃，最熱點溫度可以達到118℃。變壓器的運行時一般是重合的過程，所以如果短路點不能消失，在很短的時間內(nèi)（組）由第二短路承受沖擊，但由于第一短路沖擊電流，繞組溫度急劇增加，根據(jù)gbl094規(guī)定，允許的最大值為250℃，然后電阻短路能力已大大減少，這就是為什么在短路事故變壓器閘。

1.3采用軟導(dǎo)線，繞組線圈或?qū)w之間不治療抗短路能力或者繞組松動時，處理不當，也會造成短路減低承受變壓器差動能力。由于早期的認識不足，或纏繞設(shè)備和技術(shù)上的困難，制造商不愿意使用半硬線或根本沒有這個要求的設(shè)計，從變壓器故障的觀點是軟電線；而在繞組線圈或?qū)w之間不治療抗短路能力。早期的繞組浸漬處理后也無損傷。繞組松動，處理不當，太薄的移位，造成電磁掛線。從意外損壞，變形看到更多的換位，特別是對換位導(dǎo)線換位；預(yù)緊力控制繞線相互錯位不當造成普通換位導(dǎo)線短路。當在每個繞組或失速的預(yù)緊力不均勻，通過打線餅造成短路的影響，也會導(dǎo)致電磁線的彎曲應(yīng)力和變形；最后頻繁的外部短路，用電磁線軟化或內(nèi)部的相對位移引起的電功率的影響后，由于多個短路電流的積累，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。

2.變壓器故障主要是由于短路損壞造成的，形式則有以下幾種

2.1導(dǎo)線繞組使軸向失去穩(wěn)定或者引線間電壓過大。在輻向漏磁時所產(chǎn)生的軸向電磁力作用效果下，成為導(dǎo)致變壓器的繞組軸向變形的主要原因。繞組是常見的斜螺旋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的繞組，因為兩個螺旋氣道是不平衡的，軸向力，和軸向電流的存在，使引線角產(chǎn)生側(cè)向力和扭曲變形現(xiàn)象。此外，螺旋纏繞過程中，繞組的殘余應(yīng)力，使繞組恢復(fù)現(xiàn)象，使纏繞的螺旋形結(jié)構(gòu)，短路電流的沖擊更容易扭曲。而繞組得升起會把壓板撐開。由于軸向力過大或者存在其端部支撐件剛度、強度不夠或裝配有缺陷引發(fā)的損壞；LV鉛由于電流低電壓過大，120度的相位超前，互相吸引，如果導(dǎo)線固定不當?shù)脑?，就會發(fā)生相間短路。

2.3換位部位線餅上下變形彎曲。換位導(dǎo)線變形這一部分的普通單螺旋換位。換位導(dǎo)線換位，因為他們比普通電線交叉換位攀登陡峭，換位使轉(zhuǎn)彎半徑范圍從偏離的切向力，切向力方向相反大小相同，致使的直徑方向內(nèi)繞組變形小，外面纏繞線圈半徑不變的追求，意料不到的變形，變形的重排的直球換位，和位錯線厚，攀登陡峭的斜坡，變形程度。此外，轉(zhuǎn)位有短路電流的軸向分量，產(chǎn)生的附加力，從而增加了繞組變形。標準換位的單螺旋，必須在空間的一個空間，使部分安匝平衡問題，但也有導(dǎo)線換位和變形特性，因此這部分的線餅容易變形。

2.4繞組或線餅的塌倒。導(dǎo)線在軸向力作用下，互相撞擊或者擠壓，導(dǎo)致傾斜然后變形。假如導(dǎo)線原始有微弱傾斜，則軸向力會促使傾斜角度繼續(xù)增加，嚴重時就會導(dǎo)致塌倒；導(dǎo)線高寬比例越大，就越容易引起塌倒的問題。頂端部漏磁場除了軸向分量之外，還存在著輻向分量，兩個方向的漏磁所產(chǎn)生的合成電磁力會致使內(nèi)繞組外繞組向外翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)。

2.5繞組的端部翻轉(zhuǎn)變形和內(nèi)繞組的導(dǎo)線曲翹或者彎曲。端部漏磁場不僅軸向分量之外，而且存在著輻向分量，兩個方向的漏磁所產(chǎn)生的組合電磁力會導(dǎo)致繞組導(dǎo)線向里面翻轉(zhuǎn)，外繞組則會向外面翻轉(zhuǎn)。輻向電磁力會致使內(nèi)繞組的直徑變小，由于鐵芯遭到受壓所以會變形，而撐條的受力支撐情況是不相同的，故沿繞組的圓周受力也是不均勻的，事實上會經(jīng)常使局部發(fā)生失穩(wěn)的狀態(tài)從而形成曲翹的變形情況。曲翹是由于兩個內(nèi)撐條間導(dǎo)線彎矩過大導(dǎo)致永久性的變形結(jié)果。假如使鐵心綁扎得充分緊實以及繞組輻向撐條的支撐力有效，并且輻向電動力又不偏離圓周方向均布的話，這種變形不會是不對稱的，而且整個繞組很為情況下是多邊星形。

2.6外繞組的導(dǎo)線延伸引發(fā)絕緣受到破損或者是引線的固定失去穩(wěn)定。輻向電磁力試圖要想把外繞組的直徑變大，一旦作用在導(dǎo)線的拉應(yīng)力過大很可能會引起永久性的變形。這種變形一般是伴隨著導(dǎo)線絕緣受到破損時而造成的匝間短路，形態(tài)嚴重的時候會導(dǎo)致線圈嵌進、亂圈從而塌倒，甚至斷裂的狀況出現(xiàn)；在引線間的電磁力的強烈作用下，導(dǎo)致引線受到振動，故而使引線之間發(fā)生短路是引線的固定失去穩(wěn)定的主要原因。

3.變壓器短路損壞的常見部位有對應(yīng)的鐵軛的位置中零件調(diào)壓分接地區(qū)可以和其他繞組相應(yīng)部位

3.1對應(yīng)的鐵軛的位置中零件變形的原因

內(nèi)繞組套間隙過大或核心結(jié)合不緊密，造成芯板的兩個橫向收縮變形，導(dǎo)致鐵軛經(jīng)紗變形；短路電流磁場是通過油槽壁或核心關(guān)閉所產(chǎn)生的，由于磁軛比較小，所以大多是由石油和鐵軛是封閉的，磁場的相對濃度，電磁力線餅也相對較大；在結(jié)構(gòu)上，軸向壓緊線圈相應(yīng)繞組部分是不可靠的，該線餅的部分往往是難以實現(xiàn)的預(yù)緊力是由于和這部分的線餅最容易變形。

3.2調(diào)壓分接地區(qū)可以和其他繞組相應(yīng)部位

由于這個地區(qū)繞組的安匝平衡或由于絕緣距離地面間隔的部分，往往要增加墊塊多，使力延遲厚塊傳輸，所以對線餅的影響大；安匝的不平衡導(dǎo)致漏磁不均衡分布，在線圈產(chǎn)生的漏磁場的附加軸向力的幅值，力的方向是這些力量增加不對稱性。此外，這些力的磁軛部分或全部地傳到鐵軛上，力求使其離開心柱，線餅中心變形或換向繞組；繞組套裝后無法保證中心電抗高度一致的繞組，致使安匝進一步加劇不平衡；經(jīng)過一段時間的運行，厚墊自然收縮率較高，一方面加劇的現(xiàn)象變成不平衡，另一方面，短路力跳動加??；在設(shè)計時力求安匝平衡，或一個小用電磁線區(qū)域的窄部分，使之抗短路容量低。

4.結(jié)語

綜合上面述說從近些年解剖變壓在變壓器靜態(tài)的理論設(shè)計基礎(chǔ)下而采選的電磁線，與實際運行當中作用在電磁線上的應(yīng)力差異比較大。而導(dǎo)致變壓器故障的緣由還有很多，并且復(fù)雜，它不僅涉及到原材料質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計還和運行工況、工藝水平等因數(shù)，除了電磁線的正確選用是主要環(huán)節(jié)外還有很多要注意的，為了減少變壓器故障的狀況出現(xiàn)，必須嚴格把手每一個環(huán)節(jié)，避免短路的發(fā)生。