电力变压器的故障涉及面很广,具体类型的划分方式也较多,很难以某一范畴规范划分变压器故障的类型,这里采用了比较普遍和常见的分类方法,将变压器故障分为短路故障、放电故障、绝缘故障、铁芯故障、分接开关故障、渗漏油气故障、油流带电故障等七类。
1.短路故障
变压器短路故障主要有变压器出口短路、内部引线或绕组对地短路、绕组相与相之间短路、高低压绕组之间短路、绕组匝间短路、绕组线股间短路等。引线和绕组接地故障、绕组相间短路、高低压绕组之间发生短路的概率较小,这里主要讲述出口短路和绕组匝间及绕线股间短路。
变压器出口短路主要包括三相短路、两相短路、单相接地短路等几种类型,其中单相接地短路最为常见。
短路故障对变压器的影响:一是短路电流引起的绝缘热故障;二是短路电流的电动力引起绕组变形故障。
绕组匝间短路主要是由绕组相邻几个线匝之间绝缘老化、龟裂、机械损伤等导致的。同时,因短路使所在相绕组匝数减少,短路后将产生一个短路电流,使变压器出现过热,严重时使变压器烧毁。线圈股间短路故障是指多股导线并绕变压器线圈中导线之间的绝缘因外力作用受到损伤,在线股之间形成短路。股间短路若不及时排除,将使变压器绕组局部发生绝缘老化,导致绕组匝间甚至相间短路,扩大故障范围。
出现变压器短路故障后需进行以下试验以判断绕组的受损程度:1)绝缘油的气相色谱分析;2)绕组直流电阻试验;3)绕组变比试验;4)绕组的频率响应试验;5)绕组低压阻抗试验;6)短路阻抗试验;7)空载电流和损耗试验。
2.放电故障
根据放电的能量密度大小,变压器的放电故障常分为局部放电、火花放电和电弧放电三种类型。放电对绝缘有两种破坏作用:一种是由于放电质点直接轰击绝缘,使局部绝缘受到破坏并逐步扩大,以至于使绝缘击穿。另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用,使局部绝缘受到腐蚀,介质损耗增大,最后导致热击穿。放电故障类型可以通过油中溶解气体的气相色谱分析来判断。
3.绝缘故障(www.xing528.com)
油浸式变压器中主要的绝缘材料是绝缘油及固体绝缘材料(绝缘纸、纸板和木块等)。变压器绝缘的老化就是这些材料受环境因素的影响而发生分解,降低或丧失了绝缘强度,油浸式变压器的绝缘故障包括固体绝缘故障和绝缘油故障。判断固体绝缘性能,可以通过取样测量纸或纸板的聚合度、测量绝缘油中糠醛的含量、进行气相色谱分析测量油中CO、CO2的含量及增长率。固体绝缘具有不可逆转的老化特性,其机械和电气强度的老化降低都是不能恢复的。变压器的寿命主要取决于固体绝缘材料的寿命。变压器油质变坏按轻重程度可分为污染和劣化两个阶段。污染是油中混入水分和杂质颗粒,这些不是油氧化的产物。污染油的绝缘性能会变坏,击穿电场强度降低,介质损失角增大。劣化是油氧化后的结果,变压器油氧化后会生成氧化物、酸类、油泥等,会加速绝缘材料的进一步氧化分解,降低油的耐电强度。绝缘油的性能可以通过绝缘油试验来进行分析判断。
4.铁芯故障
电力变压器正常运行时,铁芯必须有一点可靠接地。运行中变压器铁芯故障主要有铁芯多点接地和铁芯片间短路,都会发生局部过热,严重时可能会使铁芯或接地线烧毁。发生铁芯接地故障可以通过变压器油色谱分析进行判断,可以用《变压器油中溶解气体分析和判断导则》判断故障性质。在变压器停役时可测量铁芯对地绝缘电阻。在运行检查时,在变压器铁芯外引接地套管的接地线上用钳形电流表测量接地电流。正常情况下此电流很小,为mA级,当存在多点接地后,铁芯的接地电流会急剧增大,在运行过程中必须加以限制。
5.有载分接开关故障
有载分接开关的常见故障有触头烧损、触头脱落、滑挡、油箱渗油、实际运行挡位与显示挡位不对应、主轴扭断、电气与机械联接器失灵等。
发生有载分接开关触头烧损的主要原因有触头松动,引起位置偏移,或触头接触压力不足,造成接触不良。在重负荷下,触头容易过热而烧损,引起事故。选择开关分接引线与静触头的固定绝缘杆变形故障,通常是由于绝缘杆自身机械强度不够或绝缘杆受力过大所致。发生主轴扭断的主要原因有:电气限位装置机械传动部件松动后分离,造成电气限位装置失灵;机械联接器发生卡涩,极限位置机械联接器脱扣,拨指变形;调压至极限位置时过挡而扭断主轴。为了避免主轴扭断故障的发生,在安装或检修时应先手动调整,并在极限挡机械闭锁动作正常后再进行电动调整。
6.变压器渗漏故障
油浸式变压器渗漏的原因很多,大多是由于制造中形成的缺陷和材质不良所引起的。变压器渗漏包括空气渗漏和油渗漏两种。空气渗漏是一种看不见的渗漏,但由于渗漏会使空气中的水分侵入变压器内部,使绕组绝缘受潮并会加速油的老化。油渗漏分内渗漏和外渗漏两种。内渗漏是指套管中的油或有载调压开关室的油向变压器本体渗漏。充油套管中的油位一般高于变压器本体油位,如果套管下部密封不严,易造成套管油位降低,从而影响设备安全运行。有载调压开关油室的油向变压器本体渗漏,易造成变压器本体油色谱分析异常造成误判断。外渗漏主要是焊缝渗漏和密封件渗漏,这是最易发生也是最常见的渗漏现象。在变压器安装过程中应进行油箱渗漏的检查和试验。
7.变压器油流带电故障
变压器内油流带电是指在采用强迫油循环冷却方式的超高压、大容量变压器内,因油的流动而引起油道内绝缘表面、潜油泵出口、绕组进油口等处带电,甚至产生放电的现象。油流带电会影响变压器的安全运行。油流速度是影响油流带电的最主要因素。油流速度增加,油流带电程度随之严重。油温对油流带电程度也有影响。当油温在50~60℃之间时,油流所产生的绕组泄漏电流达最大值,通常,变压器恰好工作在这样的温度范围内,这显然是不利的。另外,油流状态、油泵本身、油中水分以及固体绝缘材料表面状态等都对油流带电程度有影响。油流带电故障的判断可以通过气相色谱、检测局部放电超声信号和局部放电量、测量绕组静电感应电压、测量油的有关参数(油介损、电导率、油中电荷密度等)来实现。抑制油流带电应当改善油质,改善变压器的运行环境,在不影响冷却效果的前提下尽量降低油的流速,改善变压器内部油流的形式,减少湍流,添加添加剂(苯丙三氮唑BTA)等。
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