電力變壓器匝間短路故障分析及診斷

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1、電力變壓器匝間短路故障分析及診斷王永慧楊致星潞安太陽(yáng)能科技有限責(zé)任公司山西長(zhǎng)治046011，山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司山西長(zhǎng)治046021摘要：變壓器在電力系統(tǒng)中地位十分重要，必須最大限度地防止變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行，故障和事故不可能完全避免。本文著重以一次鐵路供電變壓器事故為例，這次事故主要是由匝間短路故障引起的，從而對(duì)變壓器匝間短路故障進(jìn)行分析和處理。最后提出維護(hù)變壓器正常運(yùn)行的措施。關(guān)鍵詞：變壓器匝間短路故障中圖分類(lèi)號(hào)：U226.8+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1電力變壓器事故的經(jīng)過(guò)2010年4月8日某電力設(shè)備檢修。檢修完畢，送電時(shí)

2、，變壓器C相保險(xiǎn)燒毀。更換了五六根保險(xiǎn)也不行，后又更換避雷器還是送不上電。然后用儀器測(cè)試變壓器，測(cè)得變壓器高壓側(cè)B相和C相匝間阻值不夠。最終更換了變壓器。2電力變壓器事故的原因在英國(guó)人A.C.夫蘭克林和D.P.夫蘭克林編著的《變壓器全書(shū)》中敘述:“對(duì)一個(gè)時(shí)期以來(lái)近代變壓器所發(fā)生的擊穿事故所作的研究確實(shí)證明,變壓器損壞總量的70%～80%最終歸于匝間短路。出故障的變壓器是揚(yáng)州三力變壓器廠生產(chǎn)的S7-50/10，出廠日期是1996年7月。下面是使用期間測(cè)得的負(fù)荷數(shù)據(jù)表：負(fù)荷時(shí)間ABC2007年1月17日32.429.638.72007年4月26日42.739.

3、648.52007年7月26日42.473.247.62008年4月10日9.112.68.72008年7月22日21.628.436.32009年1月22日9.410.67.42009年4月7日9.812.315.42009年7月6日14.93.434.22010年1月21日14.212.327.2從上面的表中我們可以看出變壓器出現(xiàn)故障的其中的一個(gè)原因就是C相長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷。下面分析一下變壓器故障的具體原因。2.1過(guò)負(fù)荷1．配電變壓器三相負(fù)載分配不均，導(dǎo)致三相電流不對(duì)稱(chēng)、阻抗壓降不對(duì)稱(chēng)、低壓三相電壓不平衡，這對(duì)用電設(shè)備是不利的。對(duì)于Y/Y0-12接線的變壓器

4、，零線將出現(xiàn)零序電流，而零序電流引起的零序磁通在繞組中感應(yīng)出零序電勢(shì)使中性點(diǎn)位移。其中電流大的一相過(guò)負(fù)荷，使繞組絕緣損壞，而小的一相則達(dá)不到額定-1-值，也影響了變壓器的出力。2．當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生接地、相間短路時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)高于額定電流20～30倍的短路電流；此時(shí)高壓側(cè)要保持主磁通不變，必然要產(chǎn)生一個(gè)很大的電流抵消低壓側(cè)短路電流的去磁作用，此時(shí)線圈內(nèi)部將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致線圈壓縮，短路故障解除后應(yīng)力也隨著消失。線圈重復(fù)受到機(jī)械應(yīng)力作用后，絕緣襯墊和墊板等就會(huì)松動(dòng)脫落，鐵芯夾板螺絲也會(huì)松弛，高壓線圈會(huì)畸變或崩裂，另外也會(huì)產(chǎn)生高出允許溫升幾倍的溫度將變

5、壓器燒毀。2.2繞組絕緣受潮繞組絕緣受潮主要因?yàn)榻^緣油質(zhì)不佳或油面降低導(dǎo)致，主要有以下幾種原因：1．配電變壓器在未投入前，處于潮濕場(chǎng)所或多雨地區(qū)，濕度過(guò)高，潮汽侵入使絕緣受潮。2．在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、運(yùn)行過(guò)程中維護(hù)不當(dāng)，水分、雜質(zhì)或其他油污混入變壓器油中，使絕緣強(qiáng)度大幅降低。3．制造過(guò)程中，繞組內(nèi)層浸漆不透，干燥不徹底，繞組引線接頭焊接不良等絕緣不完整導(dǎo)致匝間、層間短路。在達(dá)到或接近使用年限時(shí)，絕緣自然枯焦變黑，絕緣特性下降，是老舊變壓器故障的主要原因。4．某些年久失修的老變壓器，因各種原因致使油面降低，絕緣油與空氣大面積、長(zhǎng)時(shí)間接觸，空氣中水分大量進(jìn)入絕緣油，

6、降低絕緣強(qiáng)度。2.3變壓器中的雜質(zhì)變壓器內(nèi)部的雜質(zhì)包括水分、氣體和固體雜質(zhì)，在這里主要是固體雜質(zhì)對(duì)變壓器絕緣的影響。固體雜質(zhì)也可以稱(chēng)為異物，分為導(dǎo)電性雜質(zhì)、導(dǎo)磁性雜質(zhì)與非導(dǎo)電性雜質(zhì)三種。導(dǎo)磁性雜質(zhì)主要指鐵粉，導(dǎo)電性雜質(zhì)包括銅粉、鋁粉、炭粉等；非導(dǎo)電性雜質(zhì)包括絕緣紙屑、纖維、漆皮及凈化用的硅膠等。上述雜質(zhì)可能是變壓器制造、檢修過(guò)程中殘留形成的，也可能是變壓器運(yùn)行過(guò)程中由于材料的磨損、老化等形成的。2.4其他原因其他原因往往是絕緣老化或制造中絕緣損壞造成短路；系統(tǒng)的短路沖擊造成繞組松動(dòng)；油泥堵塞油道導(dǎo)致過(guò)熱等。3電力變壓器匝間短路的分析變壓器匝間短路時(shí)變壓器的

7、漏磁場(chǎng)變化最為明顯，通過(guò)霍爾元件測(cè)量漏磁場(chǎng)的變化，就可反應(yīng)變壓器的匝間短路故障。下面就這一問(wèn)題進(jìn)行分析。1．匝間短路時(shí)的短路電流以1臺(tái)單相雙繞組變壓器為例，變壓器匝間短路時(shí)可近似以單相三繞組變壓器第三繞組S發(fā)生短路來(lái)分析，等值電路如圖1所示：圖1單相雙繞組變壓器匝間短路故障的等值電路圖中忽略了一、二次繞組的電阻，只考慮第三繞組S的電阻，由于短路匝數(shù)少，因而考慮了電弧電阻和壓降，短路電流可通過(guò)下式求出：-2-2．匝間短路時(shí)的漏磁場(chǎng)以高低壓繞組等高變壓器來(lái)分析，變壓器沒(méi)有發(fā)生匝間短路前其漏磁場(chǎng)如圖2，磁力線分布均勻，在繞組中部P-P截面的橫向漏磁場(chǎng)分量為零；變

8、壓器發(fā)生匝間短路后其漏磁場(chǎng)如圖3，由于短路匝出現(xiàn)較強(qiáng)漏磁場(chǎng)，從而使