變壓器繞組變形原因及危害

　　引導語(yǔ)： 變壓器是利用電磁感應的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線(xiàn)圈、次級線(xiàn)圈和鐵心(磁芯)。以下是小編整理的變壓器繞組變形原因及危害，歡迎參考!

　　1.什么是繞組變形?

　　電力行業(yè)標準DL/T911-2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法》對繞組變形的定義是：電力變壓器繞組在機械力或電動(dòng)力作用下發(fā)生的軸向或徑向尺寸變化，通常表現為繞組局部扭曲、鼓包或移位等特征。變壓器在遭受短路電流沖擊或運輸過(guò)程中遭受沖撞時(shí)，均有可能發(fā)生繞組變形現象，它將直接影響變壓器的安全運行。

　　2.繞組變形的原因

　　造成繞組變形的主要原因有：

　　2.1短路故障電流沖擊

　　電力變壓器在運行過(guò)程中，不可避免地要遭受各種短路電流的沖擊，特別是變壓器出口或近區短路故障，巨大的短路沖擊電流將使變壓器繞組受到很大的電動(dòng)力(是正常運行時(shí)的數十倍至數百倍)，并使繞組急劇發(fā)熱。在較高的溫度下，導線(xiàn)的機械強度變小，電動(dòng)力更容易使繞組破壞或變形。

　　短路故障電流沖擊是變壓器繞最主要外因。

　　眾所周知，電力變壓器線(xiàn)圈是以絕緣墊塊隔開(kāi)的銅或鋁線(xiàn)段所構成的。這種系統的動(dòng)特性在發(fā)生突發(fā)短路時(shí)是變化的。因為絕緣熱的彈性與其壓緊程度有關(guān)，即與作用力有關(guān)。電動(dòng)力本身也不是恒定不變的，而是按照復雜的規律變化。雖然對短路時(shí)作用在變壓器線(xiàn)圈上的電動(dòng)力的研究始于四十年代，但是由于動(dòng)態(tài)過(guò)程分析的復雜性，到目前為止尚不能用理論計算結果正確反映出變壓器隨突發(fā)短路電流沖擊的能力。

　　a)擴張徑向力b)壓縮徑向力

　　理論分析表明，作用在變壓器上的電動(dòng)力可分為軸向(縱向)和徑向(橫向)力兩種。徑向力的作用方向取決于線(xiàn)圈相互位置及其電流的方向，對雙線(xiàn)圈變壓器而方，徑向力拉伸外部線(xiàn)圈，奔竄內部線(xiàn)圈，為了提高內部線(xiàn)圈對徑向力的剛度。通常是將線(xiàn)圈繞制在由絕緣筒支撐的條上。此時(shí)，該線(xiàn)圈不但要隨到壓縮力作用，還會(huì )同時(shí)受到撐條所產(chǎn)生的彎曲力作用，如果所受到的合應力超過(guò)線(xiàn)圈剛度的屈服點(diǎn)，必將導致線(xiàn)圈發(fā)生永久變形，出現經(jīng)常見(jiàn)到的梅花狀或鼓包狀繞組變形現象。

　　變壓器線(xiàn)圈遭受到的軸向力可使線(xiàn)段和線(xiàn)匝在豎直方向彎曲，壓縮線(xiàn)段間的墊展示會(huì )，并部分地傳遞到鐵軛，力求使其離開(kāi)心柱。通常，最大的彎曲力產(chǎn)生在位于線(xiàn)圈端部的線(xiàn)段中，而最大的壓縮力則出現在位于線(xiàn)圈高度中心的墊塊上。當線(xiàn)圈不等高時(shí)(主要由于高壓分接頭所致)或磁勢頒布不均勻時(shí)，軸向力較之徑向力更能引起變壓器事故。

　　由此可見(jiàn)，當變壓器在運行過(guò)程中遭受突發(fā)性短路故障電流沖擊時(shí)，每個(gè)線(xiàn)圈都將宏觀(guān)世界到強大的徑向力和軸向力的共同作用。變壓器繞組寢故障的表現形式大多表現為內繞組出現變形(尤其是對自耦變壓器)，發(fā)知鼓包、扭曲、移位等不可恢復的變形現象，其發(fā)展的典型形式是絕緣破壞，隨后出現餅間擊穿、匝間短路、主絕緣放電或完全擊穿。

　　2.2在運輸、安裝或者吊罩過(guò)程中，可能會(huì )受到意外的沖撞、顛簸和振動(dòng)等，導致繞組變形。

　　2.3保護系統有死區，動(dòng)作失靈

　　保護系統存在死區或動(dòng)作失靈都會(huì )導致變壓器承受穩定短路電流作用的時(shí)間長(cháng)，也是也是造成變壓器繞組變形故障的原因之一。粗略統計結果，在遭受外部短路時(shí)，因不能及時(shí)跳閘而發(fā)生損壞的變壓器約占短路損壞事故的30%。

　　2.4繞組承受短路能力下降

　　當變壓器繞組出現短路時(shí)，會(huì )因其承受不了短路電流沖擊力而發(fā)生變形。近幾年來(lái)，對全國110KV的電力變壓器事幫統計分析表明，因繞組承受短路能力不夠已成為電力變壓器事故的首要內部原因，嚴重影響電力變壓器的安全、可靠運行。

　　3、繞組變形的危害

　　繞組變形是電力變壓器安全運行的一大隱患。多臺變壓器的實(shí)際試驗經(jīng)驗表明，繞組變形后，絕緣試驗和油的試驗都難于發(fā)現，表現為潛伏性故障。

　　按照第12屆國際大電網(wǎng)會(huì )議委員會(huì )的評估，變壓器繞組的許多絕緣故障均是由于絕緣的最初機械損傷造成的。變壓器在遭受短路故障電流沖擊，繞組發(fā)生局部變形后，即使沒(méi)有立即損壞，也有可能留下嚴重的故障隱患，例如：

　　a)絕緣距離發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，導致局部放電發(fā)生，當遇到雷電過(guò)電壓作用時(shí)有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運行電壓下，因局部放電的長(cháng)期作用而發(fā)生絕緣擊穿事故。

　　b)繞組機械性能下降，當再次遭受短路事故時(shí)，將承受不住巨大的電動(dòng)力作用而發(fā)生損壞。

　　既然變壓器繞組變形不可避免，怎樣檢測變壓器繞組是否發(fā)生了變形?變形的程度如何能否繼續運行?如果有嚴重變形，變形的位置?怎樣處理?

　　因此，積極開(kāi)展變壓器繞組變形診斷工作，及時(shí)發(fā)現那些有繞組變形的變壓器，并有計劃地進(jìn)行員罩檢查和檢修，不但可節省大量的人力、物力、對防止變壓器事故的發(fā)生也有及其重要的作用。

　　目前，世界各國都在積極開(kāi)展變壓器繞組變形診斷工作，有些國家甚至把該項簇在變壓器預防性試驗項目的首要位置。

　　國家電力公司在國電發(fā)[2000]589號文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點(diǎn)要求》中，已明確把繞組變形試驗列入變壓器出廠(chǎng)、交接和發(fā)生短路事故后的必試項目。相關(guān)部分條款摘錄如下：

　　(1)第15.2.5條：對110KV及以上電壓等級變壓器在出廠(chǎng)和投產(chǎn)前應做低電壓短路阻抗或用頻響法測試繞組變形，以留原始記錄;

　　(2)第15.6條：變壓器在遭受近區突發(fā)短路后，應做低電壓短路阻抗或用頻響法測試繞組變形，并與原始記錄比較，判斷變壓器無(wú)故障后，方可投運。

　　(3)第20.2.9條：訂購變壓器時(shí)，應要求廠(chǎng)家提供變壓器繞組頻率響應特性曲線(xiàn)、做過(guò)突發(fā)短路試驗變壓器的試驗報告和抗議短路能力動(dòng)態(tài)計算報告;安裝調試應增做頻率響應特性試驗;運行中發(fā)生變壓器出口短路故障后應進(jìn)行頻率響應試驗，繞組變形情況的測試結果，作為變壓器能否繼續運行的判據之一。

　　2004年12月14日，國家發(fā)改委發(fā)布了電力行業(yè)標準DL/T911-2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法》，該標準適用于6KV及以上電壓等級電力變壓器及其他特殊用途的變壓器。

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