大型電力變壓器的絕緣事故分析與防范

大型電力變壓器的絕緣事故分析與防范

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1、大型電力變壓器的絕緣事故分析與防范[摘要]本文通過總結(jié)大型電力變壓器的絕緣事故分析,制定出防范措施,同時對分析變壓器劣化趨勢及潛伏性缺陷發(fā)現(xiàn),并探討變壓器的壽命管理、安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及狀態(tài)檢修。[關(guān)鍵詞]變壓器絕緣事故分析防范1.絕緣事故概況大型電力變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行日益受到各界的關(guān)注,尤其越來越多的大容量變壓器進(jìn)網(wǎng)運(yùn)行,一量造成變壓器故障,將影響正常生產(chǎn)和人民的正常生活,而且大型變壓器的停運(yùn)和修復(fù)將帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失,在這種情況下掌握變壓器絕緣受哪些因素影響,會造成變壓器損壞,對變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定的好處,使變壓器長期在受控狀態(tài)

2、下運(yùn)行,避免造成變壓器損壞,對變壓器安全可靠運(yùn)行具有一定現(xiàn)實意義。1.1變壓器的絕緣事故的分類變壓器的絕緣事故一般分為以下4類:1.1.1繞組絕緣事故:指主絕緣、匝絕緣、段間絕緣、引線絕緣以及端絕緣等放電、燒損,引起的絕緣事故。1.1.2套管絕緣事故。指套管內(nèi)部絕緣放電引起絕緣損壞,甚至瓷套爆炸。還包括套管外絕緣的沿面放電和空氣間隙的擊穿。1.1.3分接開關(guān)絕緣事故。主要是指由于切換開關(guān)油室內(nèi)油的絕緣強(qiáng)度嚴(yán)重下降,在切換分接時不能滅弧,引起有載分接開關(guān)燒毀。另外還有無勵磁分接開關(guān)和有載分接開關(guān)裸露的導(dǎo)體之間放電,引起相間、相對地或級

3、間短路的事故。1.1.4鐵心絕緣事故。指鐵心的硅鋼片對地絕緣損壞,引起鐵心多點接地。另指鐵心的框架連接點間的絕緣損壞,產(chǎn)生環(huán)流引起局部過熱故障。上述4類事故中,繞組絕緣事故的危害最大。1.2變壓器絕緣事故根本原因為分析變壓器絕緣事故的根本原因,把作用在絕緣上的電場強(qiáng)度,分為作用電場強(qiáng)度(簡稱作用場強(qiáng))和耐受電場強(qiáng)度(簡稱耐受場強(qiáng))。作用場又可分為雷電沖擊作用場強(qiáng),操作沖擊作用場強(qiáng)和工頻作用場強(qiáng)。對這三種類型作用場強(qiáng)不同的絕緣成分有各自的耐受場強(qiáng)。但其共同點是作用場強(qiáng)大于耐受場強(qiáng),便要出絕緣事故。按作用場強(qiáng)和耐受場強(qiáng)的抗衡關(guān)系可分為3

4、種形勢:1.2.1作用場強(qiáng)過高。如110kV和220kV降壓變壓器的第三繞組(10kV或35kV繞組)在雷擊時出現(xiàn)作用場強(qiáng)高于變壓器本身的正常耐受場強(qiáng),引起雷擊損壞的絕緣事故。這種原因的事故每年都有發(fā)生。占總的繞組絕緣事故比率約為百分之幾。1.2.2作用場強(qiáng)過高加上耐受場強(qiáng)下降。如有的變壓器在操作時絕緣損壞,解體檢查發(fā)現(xiàn),絕緣有受潮現(xiàn)象。雷電沖擊對油紙絕緣中的水分不如操作沖擊敏感。所以這種原因的事故不多,占總的繞組絕緣事故的比率約為千分之幾。1.2.3耐受場強(qiáng)下降。如變壓器正常運(yùn)行中耐受場強(qiáng)下降,在正常工作電壓下突然發(fā)生絕緣事故。這

5、類絕緣事故頻繁出現(xiàn),占總的繞組絕緣事故的比率已超過90%。1.3正常運(yùn)行的變壓器出現(xiàn)絕緣事故的兩種方式正常運(yùn)行的變壓器出現(xiàn)絕緣事故有兩種方式,一種叫突發(fā)式事故。這種事故的特點是:按現(xiàn)行的預(yù)防性規(guī)程進(jìn)行的預(yù)防性試驗合格,其他在線的監(jiān)測也未發(fā)現(xiàn)事故的預(yù)兆。但在正常運(yùn)行條件下,變壓器內(nèi)部突發(fā)絕緣擊穿事故,繼電保護(hù)動作跳閘。由于故障能量有大有小,或繼電保護(hù)動作的時間有快有慢,變壓器損壞的嚴(yán)重程度大不相同。另一種叫垂危式故障。這種事故的特點是:預(yù)防性試驗的絕緣性能試驗合格,但從油中溶解氣體的色譜分析發(fā)現(xiàn)乙炔(C2H2)。經(jīng)分析確認(rèn)與在絕緣部分

6、存在放電有關(guān)。于是停電進(jìn)行測量局部放電量的試驗以下(簡稱局放試驗)。試驗結(jié)果表明放電狀況異常,甚至在試驗中就發(fā)生貫穿性擊穿。實踐表明將局放試驗和其他試驗結(jié)果進(jìn)行綜合分析,可以作出正確診斷,解體后可以找到絕緣發(fā)生不可逆損壞的故障點。2.正常運(yùn)行的變壓器絕緣事故的原因分析2.1發(fā)生絕緣事故原因分析2.1.1制造缺陷。絕緣事故的制造缺陷說,又分“尖角毛刺”說、“金屬異物”說,“顆粒含量”說。以及“絕緣缺陷”說等。所有這些說法,集中到一點是對放電機(jī)理有共識,即認(rèn)為先發(fā)生局部放電,然后在正常工作電壓下引起絕緣擊穿事故。早先的老舊變壓器,確實有

7、過上述種種原因引起正常工作電壓下的絕緣事故,而且事實證明,對放電機(jī)理的分析是符合實際的。但就大型電力變壓器而言,這類變壓器已運(yùn)行20多年,有問題早應(yīng)暴露。如果至今尚未暴露,可以證明實際上已不再存在這類缺陷。上世紀(jì)80年代起,220kV及以上電壓等級的變壓器都進(jìn)行了局放試驗。經(jīng)驗表明,局放試驗對發(fā)現(xiàn)上述種種缺陷是特別有效的。因此對于出廠時局放試驗合格的變壓器,尤其是安裝或檢修后還進(jìn)行過局放試驗的變壓器,不可能再有在正常工作電壓下就足以引起絕緣事故的制造缺陷。這正是局放試驗的魔力所在。2.1.2絕緣老化。我曾經(jīng)歷幾臺變壓器,由于油道堵塞

8、,匝絕緣局部過熱,引起在正常工作電壓下的匝絕緣事故。實際上這是過熱事故。油中氣體色譜分析(簡稱DGA)對這類事故是能鑒定的。我國的大型電力變壓器都是全密封結(jié)構(gòu),運(yùn)行年代不長,不少長年輕載。因此一般不存在絕緣老化的問題。如果由于絕緣老化

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