干式變壓器運行中短路損壞的原因分析

摘要：通過(guò)近年來(lái)上海干式變壓器短路損壞的具體實(shí)例，分析了電磁線(xiàn)對干式變壓器的損壞及目前存在的問(wèn)題，并對電力干式變壓器的設計和電磁線(xiàn)的選擇提出了一些建議。關(guān)鍵詞：干式變壓器短路電阻電力繞組電磁線(xiàn)事故1前言近年來(lái)，干式變壓器事故時(shí)有發(fā)生，且有愈演愈烈之勢。從干式變壓器事故分析來(lái)看，短路電阻不足已成為電力干式變壓器事故的主要原因，對電網(wǎng)造成了極大的危害，嚴重影響了電網(wǎng)的安全運行。對上海電力公司近十年來(lái)因電力干式變壓器外部短路造成的損壞事故進(jìn)行分類(lèi)分析，進(jìn)而提出電磁線(xiàn)選擇中存在的問(wèn)題及減少此類(lèi)事故的措施，以促進(jìn)廠(chǎng)家產(chǎn)品的改進(jìn)和完善，進(jìn)一步提高運行單位的運行管理水平。2干式變壓器短路事故1993年1月至2002年12月，上海電網(wǎng)發(fā)生干式變壓器短路損壞事故17起，占總損壞事故的77.3%，是損壞的主要原因，總容量2750兆瓦。其中500千伏級2套，220千伏級13套，110千伏級2套。一套220千伏級和一套110千伏級因低壓線(xiàn)圈變形嚴重而必須更換。干式變壓器改造過(guò)程中發(fā)現4組220千伏級低壓繞組變形，2組500千伏繞組在運行過(guò)程中出現變形跡象。特別是1995年以來(lái)，干式變壓器損壞事故呈上升趨勢，事故范圍不斷擴大。事故的主要形式有：1)多次外部短路沖擊，線(xiàn)圈變形逐漸嚴重，較后絕緣擊穿損壞居多；2)外部短時(shí)間內頻繁受到短路沖擊損壞；3)長(cháng)期短路沖擊損壞；4)短路沖擊損壞。3干式變壓器短路損壞的主要形式根據近年來(lái)干式變壓器因出線(xiàn)短路而損壞的情況，干式變壓器在短路故障中的損壞主要有以下特點(diǎn)和原因。3.1軸向失穩這種損壞主要是由徑向漏磁產(chǎn)生的軸向電磁力導致干式變壓器繞組軸向變形，這類(lèi)事故占總損壞事故的52.9%。3.1.1絲餅上下彎曲變形這種損傷是由于軸向電磁力作用下彎矩過(guò)大導致兩個(gè)軸向墊塊之間的絲永久變形，通常兩個(gè)餅之間的變形是對稱(chēng)的。3.1.2繞組或線(xiàn)餅坍塌。這種損壞是由于導線(xiàn)在軸向力的作用下相互擠壓或碰撞，導致傾斜變形。鋼絲稍有傾斜，軸向力會(huì )加大傾斜度，嚴重時(shí)會(huì )塌陷；導線(xiàn)高寬比越大，越容易引起塌陷。除了軸向分量，端部的漏磁場(chǎng)也有徑向分量。兩個(gè)方向的漏磁產(chǎn)生的組合電磁力導致內繞組線(xiàn)向內轉，外繞組向外轉。3.1.3當繞組上升時(shí)，壓板會(huì )散開(kāi)。這種損壞通常是由過(guò)大的軸向力、端部支撐件的強度和剛度不足或組裝缺陷引起的。3.2徑向失穩這類(lèi)損壞主要是由軸向漏磁產(chǎn)生的徑向電磁力導致干式變壓器繞組徑向變形，占損壞事故總數的41.2%。3.2.1外繞組伸長(cháng)導致絕緣損壞。徑向電磁力試圖使外繞組的直徑變大。當作用在導線(xiàn)上的拉應力過(guò)高時(shí)，就會(huì )發(fā)生永久變形。這種變形通常會(huì )因導線(xiàn)絕緣損壞而導致匝間短路。嚴重時(shí)會(huì )導致線(xiàn)圈埋置、線(xiàn)圈無(wú)序、塌陷甚至斷裂。3.2.2除軸向部件外，泄漏 #p#分頁(yè)標題#e#

但由于鐵芯的壓縮變形，撐條支撐方式不同，沿繞組圓周的應力不均勻。實(shí)際上，局部失穩往往發(fā)生，形成屈曲變形。3.3導線(xiàn)固定不穩這種損壞主要是導線(xiàn)之間的電磁力引起的，導致導線(xiàn)振動(dòng)和導線(xiàn)之間短路。這種事故很少見(jiàn)。4干式變壓器短路損壞的常見(jiàn)部位根據近年來(lái)干式變壓器因出線(xiàn)短路造成的損壞情況，干式變壓器在短路故障中繞組損壞部位主要有以下幾種。4.1軛下對應部分變形的原因是：(1)短路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)被油和箱壁或鐵芯封閉。由于磁軛的磁阻比較小，所以大多是閉合在油路和磁軛之間，磁場(chǎng)比較集中，作用在線(xiàn)圈上的電磁力比較大；(2)內繞組套間隙過(guò)大或鐵芯捆綁不夠緊，導致鐵芯片兩側收縮變形，導致鐵軛側繞組翹曲變形；(3)結構上，繞組部分對應的磁軛軸向壓縮較不可靠，該部分的線(xiàn)餅往往難以達到預緊力，所以該部分的線(xiàn)餅較容易變形。4.2調壓分接區及與其他繞組相對應的部位在這個(gè)區域內，由于：(1)安匝數不平衡，漏磁分布不平衡，線(xiàn)圈內由于其幅度產(chǎn)生額外的漏磁場(chǎng)而產(chǎn)生額外的軸向外力，這些力的方向總是增加這些力的不對稱(chēng)性。軸向外力與法向幅值漏磁產(chǎn)生的軸向內力相同，使線(xiàn)餅在垂直方向彎曲，壓縮線(xiàn)餅的墊塊。另外，這些力部分或全部傳遞到鐵軛上，試圖使其離開(kāi)芯柱，線(xiàn)餅變形或翻轉到繞組中間；(2)為了爭取安匝平衡或分接間隔中合適的絕緣距離，往往要加更多的墊塊，墊塊越厚，傳力越慢，對線(xiàn)圈餅的影響越大；(3)繞組套好后，中心電抗不能高度對齊，進(jìn)一步加劇了安匝數的不平衡；(4)運行一段時(shí)間后，厚墊塊自然收縮較大，一方面加劇了安匝不平衡現象，另一方面也加劇了受到短路力時(shí)的跳動(dòng)；(5)在設計時(shí)，為了爭取安匝平衡，分接區的電磁線(xiàn)選擇了截面較窄或較小的線(xiàn)規，短力電阻低。4.3換位部分這部分的變形常見(jiàn)于換位導線(xiàn)的換位和單螺旋的標準換位。換位導線(xiàn)的換位比普通導線(xiàn)更陡，使得不同轉彎半徑的換位產(chǎn)生相反的切向力。這一對大小相等方向相反的切向力，使內繞組換位直徑變小，方向變形，而外繞組換位爭取相同的轉彎半徑，使換位平直，內換位居中

心變形，外換位向外變形，而且換位導線(xiàn)厚度越厚，爬坡越陡，變形越嚴重。另外，換位處還存在軸向短路電流分量，所產(chǎn)生的附加力，致使線(xiàn)餅變形加劇。單螺旋的標準換位，在空間上要占一匝的位置，造成該部位安匝不平衡，同時(shí)又具有換位導線(xiàn)換位變形特征，因此該部位的線(xiàn)餅更容易變形。4.4繞組的引出線(xiàn)常見(jiàn)于斜口螺旋結構的繞組，該結構的繞組，由于二個(gè)螺旋口安匝不平衡，軸向力大，同時(shí)又有軸向電流存在，使引出線(xiàn)拐角部位產(chǎn)生一個(gè)橫向力而發(fā)生扭曲變形現象。另外螺旋繞組在繞制過(guò)程中，有剩余應力存在，會(huì )使繞組力求恢復原狀現象，故螺旋結構的繞組，受短路電流沖擊下更容易扭曲變形。4.5引線(xiàn)間常見(jiàn)于低壓引線(xiàn)間，低壓引線(xiàn)由于電壓低流過(guò)電流大，相位120度，使引線(xiàn)相互吸引，如果引線(xiàn)固定不當的話(huà)，會(huì )發(fā)生相間短路。干式變壓器運行中短路損壞的原因分析 來(lái)源：PPT資源網(wǎng)#p#分頁(yè)標題#e#