變壓器短路故障原因分(fēn)析:
因變壓器出口短路導緻變壓器内部故障和(hé)事故的(de)原因很多(duō),也(yě)比較複雜(zá),它與結構設計、原材料的(de)質量、工藝水(shuǐ)平、運行工況等因數有關,但電磁線的(de)選用(yòng)是關鍵。從近幾年解剖變壓基于變壓器靜态理(lǐ)論設計而選用(yòng)的(de)電磁線,與實際運行時(shí)作用(yòng)在電磁線上的(de)應力差異較大(dà)。
(1)目前各廠家的(de)計算(suàn)程序中是建立在漏磁場(chǎng)的(de)均勻分(fēn)布、線匝直徑相同、等相位的(de)力等理(lǐ)想化(huà)的(de)模型基礎上而編制的(de),而事實上變壓器的(de)漏磁場(chǎng)并非均勻分(fēn)布,在鐵轭部分(fēn)相對(duì)集中,該區(qū)域的(de)電磁線所受到機械力也(yě)較大(dà);換位導線在換位處由于爬坡會改變力的(de)傳遞方向,而産生扭矩;由于墊塊彈性模量的(de)因數,軸向墊塊不等距分(fēn)布,會使交變漏磁場(chǎng)所産生的(de)交變力延時(shí)共振,這(zhè)也(yě)是爲什(shén)麽處在鐵心轭部、換位處、有調壓分(fēn)接的(de)對(duì)應部位的(de)線餅首先變形的(de)根本原因。
(2)抗短路能力計算(suàn)時(shí)沒有考慮溫度對(duì)電磁線的(de)抗彎和(hé)抗拉強度的(de)影(yǐng)響。按常溫下(xià)設計的(de)抗短路能力不能反映實際運行情況,根據試驗結果,電磁線的(de)溫度對(duì)其屈服極限?0.2影(yǐng)響很大(dà),随著(zhe)電磁線的(de)溫度提高(gāo),其抗彎、抗拉強度及延伸率均下(xià)降,在250℃下(xià)抗彎抗拉強度要比在50℃時(shí)下(xià)降上,延伸率則下(xià)降40%以上。
而實際運行的(de)變壓器,在額定負荷下(xià),繞組平均溫度可(kě)達105℃,最熱(rè)點溫度可(kě)達118℃。一般變壓器運行時(shí)均有重合閘過程,因此如果短路點一時(shí)無法消失的(de)話(huà),将在非常短的(de)時(shí)間内(0.8s)緊接著(zhe)承受第二次短路沖擊,但由于受第一次短路電流沖擊後,繞組溫度急劇增高(gāo),根據GBl094的(de)規定,最高(gāo)允許250℃,這(zhè)時(shí)繞組的(de)抗短路能力己大(dà)幅度下(xià)降,這(zhè)就是爲什(shén)麽變壓器重合閘後發生短路事故居多(duō)。
(3)采用(yòng)普通(tōng)換位導線,抗機械強度較差,在承受短路機械力時(shí)易出現變形、散股、露銅現象。采用(yòng)普通(tōng)換位導線時(shí),由于電流大(dà),換位爬坡陡,該部位會産生較大(dà)的(de)扭矩,同時(shí)處在繞組二端的(de)線餅,由于幅向和(hé)軸向漏磁場(chǎng)的(de)共同作用(yòng),也(yě)會産生較大(dà)的(de)扭矩,緻使扭曲變形。
如楊高(gāo)500kV變壓器的(de)A相公共繞組共有71個(gè)換位,由于采用(yòng)了(le)較厚的(de)普通(tōng)換位導線,其中有66個(gè)換位有不同程度的(de)變形。另外吳泾1l号主變,也(yě)是由于采用(yòng)普通(tōng)換位導線,在鐵心轭部部位的(de)高(gāo)壓繞組二端線餅均有不同翻轉露線的(de)現象。
(4)采用(yòng)軟導線,也(yě)是造成變壓器抗短路能力差的(de)主要原因之一。由于早期對(duì)此認識不足,或繞線裝備及工藝上的(de)困難,制造廠均不願使用(yòng)半硬導線或設計時(shí)根本無這(zhè)方面的(de)要求,從發生故障的(de)變壓器來(lái)看均是軟導線。
(5)繞組繞制較松,換位處理(lǐ)不當,過于單薄,造成電磁線懸空。從事故損壞位置來(lái)看,變形多(duō)見換位處,尤其是換位導線的(de)換位處。
(6)繞組線匝或導線之間未固化(huà)處理(lǐ),抗短路能力差。早期經浸漆處理(lǐ)的(de)繞組無一損壞。
(7)繞組的(de)預緊力控制不當造成普通(tōng)換位導線的(de)導線相互錯位。
(8)套裝間隙過大(dà),導緻作用(yòng)在電磁線上的(de)支撐不夠,這(zhè)給變壓器抗短路能力方面增加隐患。
(9)作用(yòng)在各繞組或各檔預緊力不均勻,短路沖擊時(shí)造成線餅的(de)跳動,緻使作用(yòng)在電磁線上的(de)彎應力過大(dà)而發生變形。
(10)外部短路事故頻(pín)繁,多(duō)次短路電流沖擊後電動力的(de)積累效應引起電磁線軟化(huà)或内部相對(duì)位移,最終導緻絕緣擊穿。
變壓器短路損壞的(de)常見部位
對(duì)應鐵轭下(xià)的(de)部位。該部位發生變形原因有:
(1)短路電流所産生的(de)磁場(chǎng)是通(tōng)過油和(hé)箱壁或鐵心閉合,由于鐵轭的(de)磁阻相對(duì)較小,故大(dà)多(duō)通(tōng)過油路和(hé)鐵轭間閉合,磁場(chǎng)相對(duì)集中,作用(yòng)在線餅的(de)電磁力也(yě)相對(duì)較大(dà);
(2)内繞組套裝間隙過大(dà)或鐵心綁紮不夠緊實,導緻鐵心片二側收縮變形,緻使鐵轭側繞組曲翹變形;
(3)在結構上,轭部對(duì)應繞組部分(fēn)的(de)軸向壓緊是最不可(kě)靠的(de),該部位的(de)線餅往往難以達到應有的(de)預緊力,因而該部位的(de)線餅最易變形。
調壓分(fēn)接區(qū)域及對(duì)應其他(tā)繞組的(de)部位。該區(qū)域由于:
(1)安匝不平衡使漏磁分(fēn)布不均衡,其幅向額外産生的(de)漏磁場(chǎng)在線圈中産生額外軸向外力,這(zhè)些力的(de)方向總是使産生這(zhè)些力的(de)不對(duì)稱性增大(dà)。軸向外力和(hé)正常幅向漏磁所産生的(de)軸向内力一樣,使線餅向豎直方向彎曲,并壓縮線餅件的(de)墊塊,除此之外,這(zhè)些力還(hái)部分(fēn)地或全部地傳到鐵轭上,力求使其離開心柱,出現線餅向繞組中部變形或翻轉現象。
(2)該部位的(de)線餅爲力求安匝平衡或分(fēn)接區(qū)間的(de)應有絕緣距離,往往要增加較多(duō)的(de)墊塊,較厚的(de)墊塊緻使力的(de)傳遞延時(shí),因而對(duì)線餅撞擊也(yě)較大(dà);
(3)繞組套裝後不能确保中心電抗高(gāo)度對(duì)齊,緻使安匝進一步加劇不平衡;
(4)運行一段時(shí)間後,較厚的(de)墊塊自然收縮量較大(dà),一方面加劇安匝不平衡現象,另一方面受短路力時(shí)跳動加劇;
(5)在設計時(shí)間爲力求安匝平衡,分(fēn)接區(qū)的(de)電磁線選用(yòng)了(le)較窄或較小截面的(de)線規,抗短力能力低。
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