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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、原材料的質(zhì)量、工藝水平、運行工況等因數(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)計而選用的電磁線,與實際運行時作用在電磁線上的應(yīng)力差異較大。
(1)目前各廠家的計算程序中是建立在漏磁場的均勻分布、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,而事實上變壓器的漏磁場并非均勻分布,在鐵軛部分相對集中,該區(qū)域的電磁線所受到機械力也較大;換位導(dǎo)線在換位處由于爬坡會改變力的傳遞方向,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,會使交變漏磁場所產(chǎn)生的交變力延時共振,這也是為什么處在鐵心軛部、換位處、有調(diào)壓分接的對應(yīng)部位的線餅首先變形的根本原因。
(2)抗短路能力計算時沒有考慮溫度對電磁線的抗彎和抗拉強度的影響。按常溫下設(shè)計的抗短路能力不能反映實際運行情況,根據(jù)試驗結(jié)果,電磁線的溫度對其屈服極限?0.2影響很大,隨著電磁線的溫度提高,其抗彎、抗拉強度及延伸率均下降,在250℃下抗彎抗拉強度要比在50℃時下降上,延伸率則下降40%以上。而實際運行的變壓器,在額定負(fù)荷下,繞組平均溫度可達105℃,最熱點溫度可達118℃。一般變壓器運行時均有重合閘過程,因此如果短路點一時無法消失的話,將在非常短的時間內(nèi)(0.8s)緊接著承受第二次短路沖擊,(電工之家http://www.pw0.cn)但由于受第一次短路電流沖擊后,繞組溫度急劇增高,根據(jù)GBl094的規(guī)定,最高允許250℃,這時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,抗機械強度較差,在承受短路機械力時易出現(xiàn)變形、散股、露銅現(xiàn)象。采用普通換位導(dǎo)線時,由于電流大,換位爬坡陡,該部位會產(chǎn)生較大的扭矩,同時處在繞組二端的線餅,由于幅向和軸向漏磁場的共同作用,也會產(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個換位,由于采用了較厚的普通換位導(dǎo)線,其中有66個換位有不同程度的變形。另外吳涇1l號主變,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。
(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。由于早期對此認(rèn)識不足,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)計時根本無這方面的要求,從發(fā)生故障的變壓器來看均是軟導(dǎo)線。
(5)繞組繞制較松,換位處理不當(dāng),過于單薄,造成電磁線懸空。從事故損壞位置來看,變形多見換位處,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)線相互錯位。
(8)套裝間隙過大,導(dǎo)致作用在電磁線上的支撐不夠,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,短路沖擊時造成線餅的跳動,致使作用在電磁線上的彎應(yīng)力過大而發(fā)生變形.
(10)外部短路事故頻繁,多次短路電流沖擊后電動力的積累效應(yīng)引起電磁線軟化或內(nèi)部相對位移,最終導(dǎo)致絕緣擊穿。
變壓器短路損壞的常見部位
對應(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)生的磁場是通過油和箱壁或鐵心閉合,由于鐵軛的磁阻相對較小,故大多通過油路和鐵軛間閉合,磁場相對集中,作用在線餅的電磁力也相對較大;(2)內(nèi)繞組套裝間隙過大或鐵心綁扎不夠緊實,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,軛部對應(yīng)繞組部分的軸向壓緊是最不可靠的,該部位的線餅往往難以達到應(yīng)有的預(yù)緊力,因而該部位的線餅最易變形。
調(diào)壓分接區(qū)域及對應(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,因而對線餅撞擊也較大;(3)繞組套裝后不能確保中心電抗高度對齊,致使安匝進一步加劇不平衡;(4)運行一段時間后,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跳動加?。?5)在設(shè)計時間為力求安匝平衡,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。