电力变压器故障分析与诊断
摘要: 电力变压器是电力系统中最关键的设备之一,它承担着电压变换,电能分配和传输,并提供电力服务.因此,变压器的正常运行是对电力系统安全,可靠,优质,经济运行的重要保证,必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生.但由于变压器长期运行,故障和事故总不可能完全避免,且引发故障和事故又出于众多方面的原因.如外力的破坏和影响,不可抗拒的自然灾害,安装,检修,维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患,特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化,材质劣化及预期寿命的影响,已成为发生故障的主要因素.同时,部分工作人员业务素质不高,技术水平不够或违章作业等,都会造成事故或导致事故的扩大,从而危及电力系统的安全运行……
关键词: 电力变压器故障 电力系统 分析 诊断
第一章 变压器故障
油浸电力变压器的故障常被分为内部故障和外部故障两种.内部故障为变压器油箱内发生的各种故障,其主要类型有:各相绕组之间发生的相间短路,绕组的线匝之间发生的匝间短路,绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等.外部故障为变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障,其主要类型有:绝缘套管闪络或破碎而发生的接地
由于变压器故障涉及面较广,具体类型的划分方式较多,如从回路划分主要有电路故障,磁路故障和油路故障.若从变压器的主体结构划分,可分为绕组故障,铁心故障,油质故障和附件故障.同时习惯上对变压器故障的类型一般是根据常见的故障易发区位划分,如绝缘故障,铁心故障,分接开关故障等.而对变压器本身影响最严重,目前发生机率最高的又是变压器出口短路故障,同时还存在变压器渗漏故障,油流带电故障,保护误动故障等等.所有这些不同类型的故障,有的可能反映的是热故障,有的可能反映的是电故障,有的可能既反映过热故障同时又存在放电故障,而变压器渗漏故障在一般情况下可能不存在热或电故障的特征.
因此,很难以某一范畴规范划分变压器故障的类型,本书采用了比较普遍和常见的变压器短路故障,放电故障,绝缘故障,铁心故障,分接开关故障,渗漏油气故障,油流带电故障,保护误动故障等八个方面,按各自故障的成因,影响,判断方法及应采取的相应技术措施等,分别进行描述.
第一节 短路故障
变压器短路故障主要指变压器出口短路,以及内部引线或绕组间对地短路,及相与相之间发生的短路而导致的故障.
变压器正常运行中由于受出口短路故障的影响,遭受损坏的情况较为严重.据有关资料统计,近年来,一些地区110kV及以上电压等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故,约占全部事故的50%以上,与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势.这类故障的案例很多,特别是变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组,严重时可能要更换全部绕组,从而造成十分严重的后果和损失,因此,尤应引起足够的重视.
出口短路对变压器的影响,主要包括以下两个方面.
1.短路电流引起绝缘过热故障
变压器突发短路时,其高,低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流,它将产生很大的热量,使变压器严重发热.当变压器承受短路电流的能力不够,热稳定性差,会使变压器绝缘材料严重受损,而形成变压器击穿及损毁事故.
变压器发生出口短路时,短路电流的绝对值表达式为
(1-1)
式中 (n)——短路类型的角标;
——比例系数,其值与短路类型有关;
——所求短路类型的正序电流绝对值.
不同类型短路的正序电流绝对值表达式为
(1-2)
式中 E——故障前相电压
Xl——等值正序阻抗
——附加阻抗.
变压器的出口短路主要包括:三相短路,两相短路,单相接地短路和两相接地短路等几种类型.据资料统计表明,在中性点接地系统中,单相接地短路约占全部短路故障的65%,两相短路约占10%～15%,两相接地短路约占15%一20%,三相短路约占5%,其中以三相短路时的短路电流值最大,国标GBl094·5—85《电力变压器 第5部分 承受短路的能力》中就是以三相短路电流为依据的.
忽略系统阻抗对短路电流的影响,则三相短路表达式为
(1-3)
式中Idt(3)三相短路电流;
U-变压器接入系统的额定电压
Zt-变压器短路阻抗;
IN-变压器额定电流;
UN-变压器短路电压百分数.
对220kV三绕组变压罪而言,高压对中,低压的短路阻抗一般在10%一30%之间,中压对低压的短路阻抗一般在10%以下,因此变压器发生短路故障时,强大的短路电流致使变压器绝缘材料受热损坏.

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