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變壓器發生短路事故如何正確處理?

2020.11.17

變壓器事故中,發生概率較高、對設備威脅較大的就是變壓器短路事故,特別是變壓器低壓側發生短路。就變壓器低壓側短路後進行的事故檢查和處理予以闡述。

 

 

  處理變壓器短路事故,首先要通過檢查、試驗找出問題實質所在;其次處理過程還應注意相關問題。

 

  首先,變壓器短路事故後的檢查、試驗。

 

  變壓器在遭受突發短路時,高低壓側都將受很大的短路電流,在斷路器來不及斷開的很短時間內,短路電流產生與電流平方成正比的電動力將作用於變壓器的繞組,此電動力可分為輻向力和軸向力。在短路時,作用在繞組上的輻向力將使高壓繞組受到張力,低壓繞組受到壓力。由於繞組為圓形,圓形物體受壓力比受張力更容易變形,因此,低壓繞組更易變形。在突發短路時產生的軸向力使繞組壓縮和使高低壓繞組發生軸向位移,軸向力也作用於鐵芯和夾件。

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  因此,變壓器在遭受突發短路時,最容易發生變形的是低壓繞組和平衡繞組,然後是高中壓繞組、鐵芯和夾件。因此,變壓器短路事故後的檢查主要是檢查繞組、鐵芯、夾件以及其它部位。

 

 1、繞組的檢查與試驗

 

  由於變壓器短路時,在電動力作用下,繞組同時受到壓、拉、彎曲等多種力的作用,其造成的故障隱蔽性較強,也是不容易檢查和修複的,所以短路故障後應重點檢查繞組情況。

 

 (1)變壓器直流電阻的測量

 

  根據變壓器直流電阻的測量值來檢查繞組的直流電阻不平衡率及與以往測量值相比較,能有效地考察變壓器繞組受損情況。例如,某台變壓器短路事故後低壓側C向直流電阻增加了約10%,由此判斷繞組可能有新股情況,最後將繞組吊出檢查,發現C相繞組斷1股。

 

2)變壓器繞組電容量的測量。

 

  繞組的電容由繞組匝間、層間及餅間電容和繞組發電容構成。此電容和繞組與鐵芯及地的間隙、繞組與鐵芯的間隙、繞組匝間、層間及餅間間隙有關。當繞組變形時,一般呈S”形的彎曲,這就導致繞組對鐵芯的間隙距離變小,繞組對地的電容量將變大,而且間隙越小,電容量變化越大,因此繞組的電容量可以間接地反映繞組的變形程度。

 

3)吊罩後的檢查。

 

  變壓器吊罩後,如果檢查出變壓器內部有熔化的銅渣或鋁渣或高密度電纜紙的碎片,則可以判斷繞組發生了較大程度的變形和斷股等,另外,從繞組墊塊移位或脫落、壓板等位、壓釘位移等也可以判斷繞組的受損程度。

 

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2、鐵芯與夾件的檢查。

 

  變壓器的鐵芯應具有足夠的機械強度。鐵芯的機械強度是靠鐵芯上的所有夾緊件的強度及其連接件來保證的。當繞組產生電動力時,繞組的軸向力將被夾件的反作用力抵消,如果夾件、拉板的強度小於軸向力時,夾件、拉板和繞組將受到損壞。因此,應仔細檢查鐵芯、夾件、拉板及其連接件的狀況。

 

1)檢查鐵芯上鐵軛芯片是否有上下竄動情況。

 

2)應測量穿芯螺杆與鐵芯的絕緣電阻,檢查穿芯螺杆外套是否受損;檢查拉板、拉板連接件是否損壞。

 

3)因為在變壓器短路時,壓板與夾件之間可能發生位移,使壓板與壓釘上鐵軛的接地連接片拉斷或過電流燒損,所以對於繞組壓板,除了檢查壓釘、壓板的受損外,還應檢查繞組與壓釘及上鐵軛的接地連接是否可靠。

 

3、變壓器油及氣體的分析。

 

  變壓器遭受短路衝擊後,在氣體繼電器內可能會積聚大量氣體,因此在變壓器事故後可以取氣體繼電器內的氣體和對變壓器內部的油進行化驗分析,即可判斷事故的性質。

 

 

其次,變壓器短路故障處理中應注意的事項。

 

 

1)更換絕緣件時應保證絕緣件的性能

 

 

處理時對所更換的絕緣件應測試其性能,且符合要求方可使用。特別對引線支架木塊的絕緣應引起重視。木塊在安裝前應置於80℃左右的熱變壓器油中一段時間,以保證木塊的絕緣。

 

 

2)變壓器絕緣測試應在變壓器注油靜止24 h後進行

 

 

由於某些受潮的絕緣件在熱油浸泡較長時間後,水分會擴散到絕緣的表麵,如果注油後就試驗往往絕緣缺陷檢查不出來。例如一台31.5MVA110kV變壓器低壓側在處理時更換了10 kV銅排的一塊支架木塊,變壓器注油後試驗一切正常,10kV低壓側對鐵芯、夾件及地絕緣電阻減小為約1 MΩ。後經吊罩檢查,發現10 kV銅排的支架木塊絕緣非常低。因此絕緣測試應在變壓器注油靜止24h後進行較為可靠。

 

 

3) 鐵芯回裝應注意其尖角

 

 

在回裝上鐵軛時,應注意鐵芯芯片的尖角,並及時測量油道間絕緣,特別是要注意油道處的芯片尖角,要防止芯片搭接造成鐵芯多點接地。例如一台120MVA220kV變壓器,在低壓側更換繞組回裝上鐵軛時,由於在回裝時沒有注意芯片尖角,又沒有及時測量油道間絕緣,安裝完畢後測量油道間絕緣為0,最後花費了較長時間才找到是由於鐵芯芯片尖角短接了油道。

 

4) 更換抗短路能力較強的繞組材料

 

改進結構變壓器繞組的機械強度主要是由下麵兩個方麵決定的:

 

一是由繞組自身結構的因素決定的繞組機械強度;

 

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二是繞組內徑側的支撐及繞組軸向壓緊結構和拉板、夾件等製作工藝所決定的機械強度。當前,大多數變壓器廠家采用半硬銅線或自粘性換位導線來提高繞組的自身抗短路能力,采用質量更好的硬紙板筒或增加撐條的數量來提高繞組受徑向力的能力,並采用拉板或彈簧壓釘等提高繞組受軸向力的能力。作為電力變壓器廠家的技術部門,在簽訂變壓器銷售合同前的技術論證時和變壓器繞組更換時,應對繞組的抗短路能力進行充分考察,並予以足夠重視。

 

 

5) 變壓器的幹燥

 

由於變壓器受短路衝擊後一般需要較長時間進行檢修,為防止變壓器受潮,可以采取兩種措施。一是在每天收工前將變壓器扣罩,使用真空泵對變壓器進行抽真空,以抽去變壓器器身表麵的遊離水,第二天開工時,使用幹燥的氮氣或幹燥空氣解除真空,一般變壓器在檢修後熱油循環24 h即可直接投入運行。二是每天收工後,對變壓器采取防雨措施,在工作全部完工後,對變壓器采用熱油噴淋法進行幹燥,這種方法一般需要710天的時間。

 

 

6)其他應注意的事項

 

 

此外,在變壓器發生短路事故後,除了按照常規項目對變壓器進行試驗外,應重點結合變壓器油、氣體繼電器內氣體、繞組直流電阻、繞組電容量、繞組變形測量的試驗結果判斷分析故障的性質,並檢查繞組的變形、鐵芯及夾件的位移與鬆動情況,然後確定對變壓器的處理方案及應采取的預防措施。在因變壓器短路事故造成繞組嚴重變形需要更換繞組時,應注意鐵芯芯片的回裝、所有絕緣件的烘幹、變壓器油的處理及變壓器的整體幹燥。


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