【正文】 鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)題目：變壓器的故障與維修 學(xué)生姓名：李軍武 學(xué) 號： 20202673 指導(dǎo)老師：馬英杰 專 業(yè)：供用電技術(shù) 年 級： 2020 級 摘要：大型變壓器的安全穩(wěn)定運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)運行，一旦造成變壓器故障，將會影響正成生活，而且大型變壓器的停運和維修將會帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，本文分析了電力變壓器的戶長級檢修方法。 關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障；分析；檢修 引言 電力變壓 器作為電力系統(tǒng)中最重要的輸變電設(shè)備之一 ,準(zhǔn)確地掌握其運行狀態(tài)和故障情況 ,并及時采取相應(yīng)的處理措施 ,對于提高電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。 電力變壓器的故障診斷實際上是完成一個由故障信息到故障類型的復(fù)雜非線性映射 ,電力變壓器故障涉及面較廣 ,具體類型的劃分方式較多 ,如按故障回路劃分 ,按變壓器的主體結(jié)構(gòu)劃分 ,按故障性質(zhì)劃分等。電力變壓器故障信息的檢測手段也多種多樣 ,目前與變壓器狀態(tài)評估有直接關(guān)系的試驗項目可分為油色譜分析、電氣試驗、油化試驗、局部放電試驗、紅外測溫和繞組變形試驗六類 ,這些檢測 項目反映不同故障的有效性和靈敏性也不盡相同。而電力變壓器復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和惡劣的運行環(huán)境使故障信息具有隨機(jī)性、模糊性和不確定性。如何在一個科學(xué)的劃分模式下 ,合理充分地利用變壓器的故障信息 ,確定變壓器故障的真實狀態(tài) ,即準(zhǔn)確可靠的診斷技術(shù)是實現(xiàn)電力變壓器狀態(tài)檢測與維修的關(guān)鍵。 油浸電力變壓器的故障常被分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障為變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相問短路、繞組的線匝之間發(fā)生的匝問短路、繞組或引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等。外部故障為變壓器油箱外部絕緣套管及其引 出線上發(fā)生的各種故障，其主要類型有：絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的接地 通過外殼 )短路，引出線之間發(fā)生相問故障等而引起變壓器內(nèi)部故障或繞組變形等。變壓器的內(nèi)部故障從性質(zhì)上一般又分為熱故障和電故障兩大類。熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高。根據(jù)其嚴(yán)重程度，熱性故障常被分為輕度過熱 (一般低于 150℃ )、低溫過熱 (150— 300℃ )、中溫過熱 (300～ 700℃ )、高溫過熱 (一般高于 700℃ )四種故障隋況。電故障通常指變壓器內(nèi)部在高電場強(qiáng)度的作用下，造成絕緣性能下降或劣化的故障。根據(jù)放電的能量密度不同，電故障又分 為局部放電、火花放電和高能電弧放電三種故障類型。 由于變壓器故障涉及面較廣，具體類型的劃分方式較多，如從回路劃分主要有電路故障、磁路故障和油路故障。若從變壓器的主體結(jié)構(gòu)劃分，可分為繞組故障、鐵心故障、油質(zhì)故障和附件故障。同時習(xí)慣上對變壓器故障的類型一般是根據(jù)常見的故障易發(fā)區(qū)位劃分，如絕緣故障、鐵心故障、分接開關(guān)故障等。而對變壓器本身影響最嚴(yán)重、目前發(fā)生機(jī)率最高的又是變壓器出口短路故障，同時還存在變壓器滲漏故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動故障等等。所有這些不同類型的故 障，有的可能反映的是熱故障，有的可能反映的是電 故障，有的可能既反映過熱故障同時又存在放電故障，而變壓器滲漏故障在一般情況下可能不存在熱或電故障的 特征。 因此，很難以某一范疇規(guī)范劃分變壓器故障的類型，本書采用了比較普遍和常見的變壓器短路故障、放電故障、絕緣故障、鐵心故障、分接開關(guān)故障、滲漏油氣故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動故障等八個方面，按各自故障的成因、影響、判斷方法及應(yīng)采取的相應(yīng)技術(shù)措施等，分別進(jìn)行描述。 一、短路故障 變壓器短路故障主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。 變壓器正常運行中由于受出口 短路故障的影響，遭受損壞的情況較為嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近年來，一些地區(qū) 110kV 及以上電壓等級的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故，約占全部事故的 50％以上，與前幾年統(tǒng)計相比呈大幅度上升的趨勢。這類故障的案例很多，特別是變壓器低壓出口短路時形成的故障一般要更換繞組，嚴(yán)重時可能要更換全部繞組，從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失，因此，尤應(yīng)引起足夠的重視。 出口短路對變壓器的影響，主要包括以下兩個方面。 （一）短路電流引起絕緣過熱故障 變壓器突發(fā)短路時，其高、低壓繞組可能同時通過為額定值數(shù)十倍的短路電流， 它將產(chǎn)生很大的熱量，使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。當(dāng)變壓器承受短路電流的能力不夠，熱穩(wěn)定性差，會使變壓器絕緣材料嚴(yán)重受損，而形成變壓器擊穿及損毀事故。 變壓器的出口短路主要包括：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路等幾種類型。據(jù)資料統(tǒng)計表明，在中性點接地系統(tǒng)中，單相接地短路約占全部短路故障的 65％，兩相短路約占 10％～ 15％，兩相接地短路約占 15％一20％，三相短路約占 5％，其中以三相短路時的短路電流值最大，國標(biāo)GBl094 585 中就是以三相短路電流為依據(jù)的。 （二）短路電動力引起繞組變形故障 變壓器受 短路沖擊時，如果短路電流小，繼電保護(hù)正確動作，繞組變形將是輕微的；如果短路電流大，繼電保護(hù)延時動作甚至拒動，變形將會很嚴(yán)重，甚至造成繞組損壞。對于輕微的變形，如果不及時檢修，恢復(fù)墊塊位置，緊固繞組的壓釘及鐵軛的拉板、拉桿，加強(qiáng)引線的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會使變壓器損壞。因此診斷繞組變形程度、制訂合理的變壓器檢修周期是提高變壓器抗短路能力的一項重要措施。 由于繞組中漏磁中的存在，載流導(dǎo)線在漏磁作用下受到電動力的作用，特別是在繞組突然短路時，電動力最嚴(yán)重。漏磁通?？煞纸鉃榭v軸分量月和橫軸分量月 ?？v軸磁場月使繞組產(chǎn)生輻向力，而橫軸磁場月使繞組受軸向力。軸向力使整個繞組受到張力 P1，在導(dǎo)線中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。而內(nèi)繞組受到壓縮力 P2，導(dǎo)線受到擠壓應(yīng)力。 軸向力的產(chǎn)生分為兩部分，一部分是由于繞組端部漏磁彎曲部分的輻向分量與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生。它使內(nèi)、外繞組都受壓力：由于繞組端部磁場 B’ 最大因而壓力也最大，但中部幾乎為零，繞組的另一端力的方向改變。軸向力的另一部分是由于內(nèi)外安匝不平衡所產(chǎn)生的輻向漏磁與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生，該力使內(nèi)繞組受壓，外繞組受拉；安匝不平衡越大，該軸向力也越大。 因此，變壓器繞組在出口短路 時，將承受很大的軸向和輻向電動力。軸向電動力使繞組向中間壓縮，這種由電動力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，可能影響繞組匝間絕緣，對繞組的匝間絕緣造成損傷；而輻向電動力使繞組向外擴(kuò)張，可能失去穩(wěn)定性，造成相間絕緣損壞。電動力過大，嚴(yán)重時可能造成繞組扭曲變形或?qū)Ь€斷裂。 （三）繞組變形的特點 通過檢查發(fā)生故障或事故的變壓器進(jìn)行和事后分析，發(fā)現(xiàn)電力變壓器繞組變形是誘發(fā)多種故障和事故的直接原因。一旦變壓器繞組已嚴(yán)重變形而未被診斷出來仍繼續(xù)運行，則極有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，輕者造成停電，重者將可能燒毀變壓器。致使繞組變形的原因，主要是 繞組機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、繞制工藝粗糙、承受正常容許的短路電流沖擊能力和外部機(jī)械沖擊能力差。因此變壓器繞組變形主要是受到內(nèi)部電動力和外部機(jī)械力的影響，而電動力的影響最為突出，如變壓器出口短路形成的短路沖擊電流及產(chǎn)生的電動力將使繞組扭曲、變形甚至崩潰。 。 1)高壓繞組處于外層，受軸向拉伸應(yīng)力和輻向擴(kuò)張應(yīng)力，使繞組端部壓釘松動、墊塊飛出，嚴(yán)重時，鐵軛夾件、拉板、緊固鋼帶都會彎曲變形，繞組松弛后使其高度增加。 2)中、低壓繞組的位置處于內(nèi)柱或中間時，常受到軸向和輻向壓縮力的影響，使繞組端部緊固 壓釘松動，墊塊位移；匝間墊塊位移，撐條傾斜，線餅在輻向上呈多邊形扭曲。若變形較輕，如 35kv 線餅外圓無變形，而內(nèi)圓周有扭曲，在輻向上向內(nèi)突出，在繞組內(nèi)襯是軟紙筒時這種變形特別明顯。如果變壓器受短路沖擊時，繼電保護(hù)延時動作超過 2s，變形更加嚴(yán)重，線餅會有較大面積的內(nèi)凹、上翹現(xiàn)象。測量整個繞組時往往高度降低，如果變壓器繼續(xù)投運，變壓器箱體振動將明顯增大。 3)繞組分接區(qū)、糾接區(qū)線餅變形。這是由于分接區(qū)和糾接區(qū) (一般在繞組首端 )安匝不平衡，產(chǎn)生橫向漏磁場，使短路時線餅受到的電動力比正常區(qū)要大得多，所以易產(chǎn)生變形和 損壞。特別是分接區(qū)線餅，受到有載分接開關(guān)造成的分接段短路故障時，繞組會變形成波浪狀，而影響絕緣和油道的通暢。 4)繞組引線位移扭曲。這是變壓器出口短路故障后常發(fā)生的情況，由于受電動力的影響，破壞了繞組引線布置的絕緣距離。如引線離箱壁距離太近，會造成放電，引線間距離太近，因摩擦而使絕緣受損，會形成潛伏性故障，并可能發(fā)展成短路事故。 。