干式变压器运行中短路损坏的原因分析

摘要：通过近年来上海干式变压器短路损坏的具体实例，分析了电磁线对干式变压器的损坏及目前存在的问题，并对电力干式变压器的设计和电磁线的选择提出了一些建议。关键词：干式变压器短路电阻电力绕组电磁线事故1前言近年来，干式变压器事故时有发生，且有愈演愈烈之势。从干式变压器事故分析来看，短路电阻不足已成为电力干式变压器事故的主要原因，对电网造成了极大的危害，严重影响了电网的安全运行。对上海电力公司近十年来因电力干式变压器外部短路造成的损坏事故进行分类分析，进而提出电磁线选择中存在的问题及减少此类事故的措施，以促进厂家产品的改进和完善，进一步提高运行单位的运行管理水平。2干式变压器短路事故1993年1月至2002年12月，上海电网发生干式变压器短路损坏事故17起，占总损坏事故的77.3%，是损坏的主要原因，总容量2750兆瓦。其中500千伏级2套，220千伏级13套，110千伏级2套。一套220千伏级和一套110千伏级因低压线圈变形严重而必须更换。干式变压器改造过程中发现4组220千伏级低压绕组变形，2组500千伏绕组在运行过程中出现变形迹象。特别是1995年以来，干式变压器损坏事故呈上升趋势，事故范围不断扩大。事故的主要形式有：1)多次外部短路冲击，线圈变形逐渐严重，较后绝缘击穿损坏居多；2)外部短时间内频繁受到短路冲击损坏；3)长期短路冲击损坏；4)短路冲击损坏。3干式变压器短路损坏的主要形式根据近年来干式变压器因出线短路而损坏的情况，干式变压器在短路故障中的损坏主要有以下特点和原因。3.1轴向失稳这种损坏主要是由径向漏磁产生的轴向电磁力导致干式变压器绕组轴向变形，这类事故占总损坏事故的52.9%。3.1.1丝饼上下弯曲变形这种损伤是由于轴向电磁力作用下弯矩过大导致两个轴向垫块之间的丝永久变形，通常两个饼之间的变形是对称的。3.1.2绕组或线饼坍塌。这种损坏是由于导线在轴向力的作用下相互挤压或碰撞，导致倾斜变形。钢丝稍有倾斜，轴向力会加大倾斜度，严重时会塌陷；导线高宽比越大，越容易引起塌陷。除了轴向分量，端部的漏磁场也有径向分量。两个方向的漏磁产生的组合电磁力导致内绕组线向内转，外绕组向外转。3.1.3当绕组上升时，压板会散开。这种损坏通常是由过大的轴向力、端部支撑件的强度和刚度不足或组装缺陷引起的。3.2径向失稳这类损坏主要是由轴向漏磁产生的径向电磁力导致干式变压器绕组径向变形，占损坏事故总数的41.2%。3.2.1外绕组伸长导致绝缘损坏。径向电磁力试图使外绕组的直径变大。当作用在导线上的拉应力过高时，就会发生永久变形。这种变形通常会因导线绝缘损坏而导致匝间短路。严重时会导致线圈埋置、线圈无序、塌陷甚至断裂。3.2.2除轴向部件外，泄漏 #p#分页标题#e#

但由于铁芯的压缩变形，撑条支撑方式不同，沿绕组圆周的应力不均匀。实际上，局部失稳往往发生，形成屈曲变形。3.3导线固定不稳这种损坏主要是导线之间的电磁力引起的，导致导线振动和导线之间短路。这种事故很少见。4干式变压器短路损坏的常见部位根据近年来干式变压器因出线短路造成的损坏情况，干式变压器在短路故障中绕组损坏部位主要有以下几种。4.1轭下对应部分变形的原因是：(1)短路电流产生的磁场被油和箱壁或铁芯封闭。由于磁轭的磁阻比较小，所以大多是闭合在油路和磁轭之间，磁场比较集中，作用在线圈上的电磁力比较大；(2)内绕组套间隙过大或铁芯捆绑不够紧，导致铁芯片两侧收缩变形，导致铁轭侧绕组翘曲变形；(3)结构上，绕组部分对应的磁轭轴向压缩较不可靠，该部分的线饼往往难以达到预紧力，所以该部分的线饼较容易变形。4.2调压分接区及与其他绕组相对应的部位在这个区域内，由于：(1)安匝数不平衡，漏磁分布不平衡，线圈内由于其幅度产生额外的漏磁场而产生额外的轴向外力，这些力的方向总是增加这些力的不对称性。轴向外力与法向幅值漏磁产生的轴向内力相同，使线饼在垂直方向弯曲，压缩线饼的垫块。另外，这些力部分或全部传递到铁轭上，试图使其离开芯柱，线饼变形或翻转到绕组中间；(2)为了争取安匝平衡或分接间隔中合适的绝缘距离，往往要加更多的垫块，垫块越厚，传力越慢，对线圈饼的影响越大；(3)绕组套好后，中心电抗不能高度对齐，进一步加剧了安匝数的不平衡；(4)运行一段时间后，厚垫块自然收缩较大，一方面加剧了安匝不平衡现象，另一方面也加剧了受到短路力时的跳动；(5)在设计时，为了争取安匝平衡，分接区的电磁线选择了截面较窄或较小的线规，短力电阻低。4.3换位部分这部分的变形常见于换位导线的换位和单螺旋的标准换位。换位导线的换位比普通导线更陡，使得不同转弯半径的换位产生相反的切向力。这一对大小相等方向相反的切向力，使内绕组换位直径变小，方向变形，而外绕组换位争取相同的转弯半径，使换位平直，内换位居中

心变形，外换位向外变形，而且换位导线厚度越厚，爬坡越陡，变形越严重。另外，换位处还存在轴向短路电流分量，所产生的附加力，致使线饼变形加剧。单螺旋的标准换位，在空间上要占一匝的位置，造成该部位安匝不平衡，同时又具有换位导线换位变形特征，因此该部位的线饼更容易变形。4.4绕组的引出线常见于斜口螺旋结构的绕组，该结构的绕组，由于二个螺旋口安匝不平衡，轴向力大，同时又有轴向电流存在，使引出线拐角部位产生一个横向力而发生扭曲变形现象。另外螺旋绕组在绕制过程中，有剩余应力存在，会使绕组力求恢复原状现象，故螺旋结构的绕组，受短路电流冲击下更容易扭曲变形。4.5引线间常见于低压引线间，低压引线由于电压低流过电流大，相位120度，使引线相互吸引，如果引线固定不当的话，会发生相间短路。干式变压器运行中短路损坏的原因分析 来源：PPT资源网#p#分页标题#e#