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变压器短路后必要检查与增强抗短路能力的措施

发布时间:2019-07-13 17:19:00来源:

  对整个线圈而言,如目前采用的同心线圈,在正常情况下,高、中、低线圈的高度不等或装配时的高度不等,可能受到相互排斥的轴向力,如所示为股的根数所占百分比越小,差值电阻越小虚焊或断股的原因越不容易发现,由于表计的误差,或人为所形成的误差会造成误判,这一点要引起注意。

  从2003年检测到的色谱数据与2002年相比Qli;总烃略有上升,但都没有超过注意值,只有QH2超出了注意值,通过三比值和特征气体法分析1测试数据主变进行预防性试验,发现该变压器低压线圈10kV侧的直流电阻不平衡,数据见表1所示。

  表10kV侧的直流电阻不平衡率时间不平衡率表2色谱两年的测试数据时间总烃对试验数据的初步分析对变压器10kV侧直流电阻的不平衡率为8.03%,10kV线圈为18根并绕,从表3中可以看出当直流电阻不平衡率大于5%,可初步认定线圈断股或虚接,其理由可由表3的分析得出。

  表3有一根导线出现断线或虚焊时的直流电阻不平衡率并绕根数故障相电阻平均相电阻直流相电阻不平衡率当线圈并绕根数大于32根而少于64根时,线圈并绕根数很多,焊接的截面积越大,相对虚焊或断认为,变压器内有低能量的放电,可能是绕组间的,这个判断在后期的吊罩检中得到证实。本次溶解气体的含量及变化为早期诊断变压器的故障,防止重大事故的发生提供了重要的依据和有效的诊断方法。

  2造成直流电阻不平衡和色谱增大原因该变压器2000年底投人运行,历年的预防性试验和色谱试验均未发现异常,经了解该变压器2003年5月前曾经发生过三次10kV出线近区短路故障。

  变压器次级发生短路时,各级线圈绕组要产生比额定电流大10-20倍甚至更大的电流。流过线圈的电流在漏磁场的作用下,将产生很大的机械应力,在绕组中间部分的磁力线与心柱轴绕组相平行,而在绕组端部的磁力线发生弯曲,产生轴向分量和辐向分量尺如所示。绕组中的电流与漏磁场相互作用的结果,在绕组内产生电动力。轴向漏磁场产生辐向力,而辑向漏磁场产生轴向力。

  线圈间电动力示意图。这些力均需与绝缘结构中如垫块,撑条加以支撑。需要指出的是当变压器的轴向产生的辐向力若大于线圈导线的抗张力,则线圈中支撑和轴向压紧结构在承受辐向力的机械强度上存在不足,应在结构上予以加强,提篼变压器线圈的动稳定性。

  3变压器解体情况变压器解体前将线圈10kV侧A形接线断开(出厂时已焊死),再一次测试直流电阻,其结果如下A B Q,不平衡率初步判断10kV线圈18根并绕导线中有3根导线断股。

  整个线圈出现位移,C相线圈向B相线圈位移3厘米;低压线圈10kVC相中间部位导线的换位处,匝间的绝缘纸有破损且有放电在其周围有大量的铜屑如所示。

  剥去支撑条发现有3根导线在换位处已熔断;变压器吊罩后10kV线圈匝间绝缘破损及放电情况4原因分析从吊罩检情况可以看出,该变压器的辐向支撑和轴向压紧结构,在承受辐向力和轴向力的机械强度方面存在严重不足,是造成线圈发生位移和轴向下沉及垫块脱落的主要原因,按国家电力公司颁布的二十五项反措中所提出的校合变压器辐向力的计算公式计算结果如下。

  整个内绕组的辐向力:内绕组每一线饼的辐向受力强度Fc= =55.485N/mm低压绕组每一线饼的临界失稳强度Fb=EI(Z -l)//3=52.74N/mm其中/?)短路电流比较大峰值;V?绕组匝数;内绕组的平均半径;圮一绕组的几何高度;£一铜导线的弹性模量;Z,若每一绕组临界失稳强度为每一线饼辐向受力的1.8~2.0,则变压器满足安全运行要求,并且有较强耐受辐向电动力的能力,否则该变压器不能满足安全运行要求。经比较有/=0.944<1.8~2.0.可见,该变压器在设计时,外部抗短路的能力就存在不足。

  调度提供的系统短路容量为160MVA,如果按10kV母线三相短路比较严重的情况考虑,计算出的短路电流为8810A,远低于变压器承受短路电流冲击值500MVA(约27kA)设计值。低压线圈出现的位移、变形是说明该变压器承受短路能力差的比较好证实。变压器反复遭受电磁力的严重冲击时,导线会因挤压造成断裂并在导线的陡棱处将慢慢地切断绝缘而导致相邻线匝的放电,形成匝间短路……从设计和制造工艺上应当指出的是,目前我国变压器行业的多数厂家,动稳定一直影响可靠性,也是运行中发生较多的问题。采用的计算方法仍是安匝平衡方向,这种计算方法与暂态过电流的过程,应以动态分析计算方法所取代。虽然变压器均装有较好的保护装置,在运行中特别是在变压器出口处短路的机会很少,但变压器在机械强度方面的设计应按比较严重的情况考虑,以保证电网的运行可靠。

  5增强变压器抗短路能力的措施5.1从设计制造提高变压器抗短路能力从近几年变压器事故的统计上看,变压器低压绕组辐向变形占较大比例,从工艺上适当增加支撑条数并选用质量好的硬纸筒,增强抵御冲击时的辐向力。尽量在铁心间阶梯间隙用高性能的绝缘心棒填塞支撑,适当增加上下夹件的压钉,以提篼轴向动稳定性能,使轴向受力均匀,从而提篼抗短路的能力。在其他方面还可以采用半硬铜线来提高绕组自身抗短路能力。

  5.2优先购置通过短路试验后的变压器变压器承受短路的动稳定能力由变压器短路试验考核,目前由于对变压器进行短路试验的困难较大,使运行单位不能较全面了解掌握变压器的抗短路能力,因此有必要优先订购通过短路试验的变压器,以保证电网的安全。

  5.3从运行上改变变压器运行工况首先在保证继电保护动作正确性和选择性前提下尽量缩短保护的整定时间。其次是防止母线及近区短路事故发生。同时要注意清扫、增爬和施涂RTV涂料等措施,减少污闪事故的发生,避免短路电流对变压器的冲击。比较后凡全电缆的出线开关应退出重合闸。

  6变压器遭受近区短路后的检查6.1油中溶解气体的色谱分析油中溶解气体分析方法是充油电气设备内部故障早期诊断的有效方法,这种方法不仅被IEEE所认可,而且被实践所证实。油中溶解气体的分析是非常有效的故障诊断方法之一,同时定期做好变压器的色谱检测。

  6.2三相绕组直流电阻的测量变压器遭受近区短路后要对三相绕组直流电阻进行测量,并检直流电阻的不平衡率以及直流电阻的变化情况,能有效地发现变压器绕组的受损情况。

  6.3变压器绕组电容量的测量绕组的电容量由绕组的匝间、层间、饼间和绕组的对地电容共同构成,该电容与绕组、铁心及对地的几何尺寸有关,在变压器未遭到短路冲击时这些几何尺寸基本不会发生位移变化。当遭受短路冲击后就导致绕组对铁心的间距变小,电容量增大,因此通过变压器绕组电容量的变化可以间接反映变压器的线圈变形程度。

  6.4变压器绕组的变形测试目前对绕组经近区短路后要进行绕组的变形试验,目前国内大都采用频谱法来检测变压器绕组的变形,通过近十年的努力已经积累了大量的经验,发现了许多绕组的变形隐患,但目前国内还没有一个完整统一的图谱及判定标准,这就给正确判断带来了一定的困难。如果与其它检测结果特别是绕组电容量的测量结果相配合变压器绕组变形测试,就会使分析和判断绕组的变形增加可靠性。

  6.5试验结果的综合分析判断通过对变压器试验结果的分析判断后,当怀疑变压器有问题时应立即对变压器进行吊心检,变压器吊罩后,如果检出变压器内部有熔化的铜渣或高密度电缆纸的碎片,则可以判断绕组发生了较大程度的变形或者断股。另外从绕组垫块的脱落、压板变位、压钉位移等也可以判断绕组的受损程度。

  6.6做好出线重合闸动作的记录中低压出线,特别是低压出线,当线路发生短路时,易道到短路冲击,当变压器承受短路能力的机械强度存在弱点时就会给变压器造成隐蔽的缺陷,假如检测不及时就可能引起事故的发生,因此记录变压器遭受短路电流的冲击次数,不要单纯等待检修和年度预防性试验,要及时安排必要的检测,对早期发现隐患是非常必要和有效的。

  7总结通过对一台变压器直流电阻的测试发现了变压器的早期故障,并对变压器进行了动稳定的校核,发现了该变压器抗短路能力不足,关键在于设计、选材和提高制造工艺来保证变压器抗短路的能力。同时对变压器增强抗短路能力提出制造、运行方面的措施。变压器遭受短路冲击后应该重点对变压器的油色谱、绕组的直流电阻、电容量、绕组的变形等试验项目进行综合分析判断,必要时进行吊罩检,并根据铁心及夹件位移与松动情况,确定变压器的处理方案和采取必要的预防措施。

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