變壓器運(yùn)行中短路損壞的原因分析

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1、變壓器運(yùn)行中短路損壞的原因分析摘要：通過上海近幾年出口短路造成變壓器損壞的具體實(shí)例分析了由于電磁線原因造成變壓器損壞和目前存在的問題，并就電力變壓器的設(shè)計(jì)和電磁線的選用提出了建議。關(guān)鍵詞：變壓器抗短路能力電動力繞組電磁線事故1　前言近年來，變壓器事故時有發(fā)生，而且有增長的趨勢。從變壓器事故情況分析來看，抗短路能力不夠已成為電力變壓器事故的首要原因，對電網(wǎng)造成很大危害，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。本文就上海市電力公司近十多年來因電力變壓器外部短路而造成損壞事故的情況作一分類分析，進(jìn)而提出目前有關(guān)電磁線選用存在的問題和減少這一類事故的措施，以促進(jìn)制造廠對

2、產(chǎn)品的改進(jìn)和完善，同時促使運(yùn)行單位進(jìn)一步提高運(yùn)行管理水平。2　變壓器短路事故情況從1993年1月至2002年12月，上海電網(wǎng)變壓器累計(jì)發(fā)生短路損壞事故17臺次，占整個損壞事故的77.3％，為主要損壞原因，總?cè)萘?750MVA。其中500kV級2臺次、220kV級13臺次、110kV級2臺，低壓線圈嚴(yán)重變形不得不更換線圈的220kV級1臺，110kV級1臺，在變壓器改造中發(fā)現(xiàn)220kV級低壓繞組有變形現(xiàn)象4臺，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)500kV繞組有變形跡象有2臺。特別自1995年以來，變壓器損壞事故呈上升趨勢，而且事故影響范圍不斷在擴(kuò)大，其事故主要表現(xiàn)形式為

3、：1)外部多次短路沖擊，線圈變形逐漸嚴(yán)重，最終絕緣擊穿損壞居多；2)外部短時內(nèi)頻繁受短路沖擊而損壞；3)長時間短路沖擊而損壞；4)一次短路沖擊就損壞。3　變壓器短路損壞的主要形式根據(jù)近幾年的變壓器因出口短路而發(fā)生損壞的情況，變壓器在短路故障時，其損壞主要有以下幾種特征及產(chǎn)生的原因。3.1軸向失穩(wěn)這種損壞主要是在輻向漏磁產(chǎn)生的軸向電磁力作用下，導(dǎo)致變壓器繞組軸向變形，該類事故占整個損壞事故的52.9％。3.1.1線餅上下彎曲變形這種損壞是由于兩個軸向墊塊間的導(dǎo)線在軸向電磁力作用下，因彎矩過大產(chǎn)生永久性變形，通常兩餅間的變形是對稱的。3.1.2繞組

4、或線餅倒塌這種損壞是由于導(dǎo)線在軸向力作用下，相互擠壓或撞擊，導(dǎo)致傾斜變形。如果導(dǎo)線原始稍有傾斜，則軸向力促使傾斜增加，嚴(yán)重時就倒塌；導(dǎo)線高寬比例大，就愈容易引起倒塌。端部漏磁場除軸向分量外，還存在輻向分量，二個方向的漏磁所產(chǎn)生的合成電磁力致使內(nèi)繞組導(dǎo)線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，外繞組向外翻轉(zhuǎn)。3.1.3繞組升起將壓板撐開這種損壞往往是因?yàn)檩S向力過大或存在其端部支撐件強(qiáng)度、剛度不夠或裝配有缺陷。3.2輻向失穩(wěn)這種損壞主要是在軸向漏磁產(chǎn)生的輻向電磁力作用下，導(dǎo)致變壓器繞組輻向變形，占整個損壞事故的41.2%。3.2.1外繞組導(dǎo)線伸長導(dǎo)致絕緣破損輻向電磁力企圖使外繞

5、組直徑變大，當(dāng)作用在導(dǎo)線的拉應(yīng)力過大會產(chǎn)生永久性變形。這種變形通常伴隨導(dǎo)線絕緣破損而造成匝間短路，嚴(yán)重時會引起線圈嵌進(jìn)、亂圈而倒塌，甚至斷裂。3.2.2繞組端部翻轉(zhuǎn)變形端部漏磁場除軸向分量外，還存在輻向分量，二個方向的漏磁所產(chǎn)生的合成電磁力致使繞組導(dǎo)線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，外繞組向外翻轉(zhuǎn)。3.2.3內(nèi)繞組導(dǎo)線彎曲或曲翹輻向電磁力使內(nèi)繞組直徑變小，彎曲是由兩個支撐(內(nèi)撐條)間導(dǎo)線彎矩過大而產(chǎn)生永久性變形的結(jié)果。如果鐵心綁扎足夠緊實(shí)及繞組輻向撐條有效支撐，并且輻向電動力沿圓周方向均布的話，這種變形是對稱的，整個繞組為多邊星形。然而，由于鐵芯受壓變形，撐條受支撐

6、情況不相同，沿繞組圓周受力是不均勻的，實(shí)際上常常發(fā)生局部失穩(wěn)形成曲翹變形。3.3引線固定失穩(wěn)這種損壞主要由于引線間的電磁力作用下，造成引線振動，導(dǎo)致引線間短路，這種事故較少見。4　變壓器短路損壞的常見部位根據(jù)近幾年的變壓器因出口短路而發(fā)生損壞的情況，變壓器在短路故障時，其繞組損壞部位主要有以下幾種。4.1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(shí)，導(dǎo)致鐵心片二側(cè)

7、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(dá)到應(yīng)有的預(yù)緊力，因而該部位的線餅最易變形。4.2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

8、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(jìn)一步加