【文章內(nèi)容簡介】 免。 4． 2 系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振 農(nóng)網(wǎng)中 10 kV 配電線路由于長短、對地距離、導(dǎo)線規(guī)格不一，從而具備形成過電壓的條件。在這些農(nóng)網(wǎng)中，小型變壓器、電焊機、調(diào)速機較多，使得 10k V 配電系統(tǒng)的某些電氣參數(shù)發(fā)生很大變化，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)諧振。每諧振一次，變壓器電流激增一次 ，此時除了造成變壓器一次側(cè)熔斷器熔斷外，還將損壞變壓器繞組。個別情況下，還會引起變壓器套管發(fā)生閃絡(luò)或爆炸。 5 二次側(cè)短路 當(dāng)變壓器發(fā)生二次側(cè)短路、接地等故障時，二次側(cè)將產(chǎn)生高于額定電流 20～ 30 倍的短路電流，而在一次側(cè)必然要產(chǎn)生很大的電流來抵消二次側(cè)短路電流的消磁作用，如此大的電流作用于高電壓繞組上，線圈內(nèi)部將產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，致使線圈壓縮，其絕緣襯墊、墊板就會松動脫落，鐵芯夾板螺絲松弛，高壓線圈畸變或崩裂，導(dǎo)致變壓器在很短的時間內(nèi)燒毀。 6 一 /二次熔體選擇不當(dāng) 配電變壓器一 /二次通常采用熔絲 保護(hù)，因為熔絲是用于保護(hù)變壓器的一 /二次出線套管、二次配線和變壓器的內(nèi)部線路，所以若熔斷電流選擇過大，將起不到保護(hù)作用。若熔斷電流選擇過小，則在正常運行狀況下極易熔斷，造成用戶供電的中斷，此時，若三相熔絲只熔斷一相，則對用戶造成的危害更大。 因此，在正常使用中，熔絲的選擇標(biāo)準(zhǔn)為：一次側(cè)熔絲熔斷電流為變壓器一次額定電流的 1． 5～ 2 倍；二次側(cè)熔絲熔斷電流為變壓器二次側(cè)額定電流。 7 其它 a．由于變壓器的一 /二次側(cè)引出均為銅螺桿，而架空線路一般都采用鋁芯導(dǎo)線，銅鋁之間在外界因素的影響下，極易氧化腐蝕。在電離 的作用下，銅鋁之間形成氧化膜，接觸電阻增大，使引線處銅螺桿、螺帽、引線燒毀。 b．套管閃絡(luò)放電也是變壓器常見異常之一。造成此種異常的原因有：制造中有隱傷或安裝中碰傷；膠珠老化滲油后遇到空氣中的導(dǎo)電金屬塵埃吸附在套管表面，當(dāng)遇到潮濕天氣、系統(tǒng)諧振、雷擊過電壓等，就會發(fā)生套管閃絡(luò)放電或爆炸。 c．在檢修或安裝過程中，緊固或松動變壓器引出線螺帽時，導(dǎo)電螺桿跟著轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致一次側(cè)線圈引線斷線或二次側(cè)引出的軟銅片相碰造成相間短路。在吊芯檢修時，有時不慎將線圈、引線、分接開關(guān)等處的絕緣破壞或工具遺留在變壓器內(nèi)。在變壓 器上進(jìn)行檢修時，不慎跌落物件、工具砸壞套管，輕則發(fā)生閃絡(luò)，重則短路接地。 d．并聯(lián)運行的配電變壓器在檢修、試驗或更換電纜后未進(jìn)行逐一校相，隨意接線導(dǎo)致相序接錯，變壓器在投入運行后將產(chǎn)生很大的環(huán)流，燒毀變壓器。 （五） 變壓器故障典型案例 一 、 短路故障案例 (1)案例。我廠老廠＃ 7機 、 110kV 變壓器 (SFSZ8— 31500/110)發(fā)生短路事故，重瓦斯保護(hù)動作，跳開主變壓器三側(cè)開關(guān)。返廠吊罩檢查，發(fā)現(xiàn) C相高壓繞組失團(tuán)，黑龍江交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣自動化 專業(yè) 8 C相中壓繞組嚴(yán)重變形，并擠 破囚扳造成中、低壓繞組短路； C相低壓繞組被燒斷二股；B相低壓、中壓繞組嚴(yán)重變形；所有繞組匝間散布很多細(xì)小銅珠、銅末；上部鐵芯、變壓器底座有銹跡。 事故發(fā)生的當(dāng)天有雷雨。事故發(fā)生前，曾多次發(fā)生 10kV、 35kV 側(cè)線路單相接地。13 點 40 分 35kV 側(cè)過流動作，重合成功； 18 點 44 分 35kV 側(cè)再次過流動作，重合閘動作，同時主變壓器重瓦斯保護(hù)跳主變壓器三側(cè)開關(guān)。經(jīng)查 35kV 距變電站不遠(yuǎn)處 B、 C 相間有放電燒損痕跡。 (2)原因分析。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GBl094． 5— 日 5 規(guī)定 110kV 電力變壓器的短路表觀容量為800MVA，應(yīng)能承受最大非對稱短路電流系數(shù)約為 2． 55。該變壓器編制的運行方式下： 電網(wǎng)最大運行方式 110kV 三相出口短路的短路容量為 1844MVA； 35kV 三相出口短路為 365MVA； 10kV 三相出口短路為 225． 5MVA； 事故發(fā)生時，實際短路容量尚小于上述數(shù)值。據(jù)此計算變壓器應(yīng)能承受此次短路沖擊。事故當(dāng)時損壞的變壓器正與另一臺 31500／ 110 變壓器并列運行，經(jīng)受同樣短路沖擊而另一臺變壓器卻未損壞。因此事故分析認(rèn)為導(dǎo)致變壓器 B、 C相繞組在電動力作用下嚴(yán)重變形并燒毀，由于該變壓器存在以下問題： 1)變壓器繞組松散。高壓繞組輻向用手可搖動 5mm 左右。從理論分析可知，短路電流產(chǎn)生的電動力可分為輻向力和軸向力。外側(cè)高壓繞組受的輻向電磁力，從內(nèi)層至外層三線性遞減，最內(nèi)層受的輻向電磁力最大，兩倍于繞組所受的平均圓周力。當(dāng)繞組卷緊芝內(nèi)層導(dǎo)線受力后將一部分力轉(zhuǎn)移到外層，結(jié)果造成內(nèi)層導(dǎo)線應(yīng)力趨向減小，而外層導(dǎo)絞受力增大，內(nèi)應(yīng)力關(guān)系使導(dǎo)線上的作用力趨于均衡。內(nèi)側(cè)中壓繞組受力方向相反，但均 167。 七用的原理和要求一致。繞組如果松散，就起不到均衡作用，從而降低了變壓器的抗短路充擊的能力。 外側(cè)高壓繞組所受的輻向 電動力是使繞組導(dǎo)線沿徑向向外脹大，受到的是拉張力，表觀為向外撐開；內(nèi)側(cè)中壓繞組所受的輻向電動力是使繞組導(dǎo)線沿徑向向內(nèi)壓縮，受到的是壓力，表現(xiàn)為向內(nèi)擠壓。這與該變壓器的 B、 C相高、中壓繞組在事故中的結(jié)果一致。 2)經(jīng)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)該變壓器撐條不齊且有移位、墊塊有松動位移。這樣大大降低了內(nèi)側(cè)中壓繞組承受輻向力和軸向力的能力，使繞組穩(wěn)定性降低。從事故中的 C 相中壓繞組輻向失穩(wěn)向內(nèi)彎曲的情況，可以考慮適當(dāng)增加撐條數(shù)目，以減小導(dǎo)線所受輻向彎曲應(yīng)力。 3)絕緣結(jié)構(gòu)的強度不高。由于該變壓器中、低壓繞組采用的是圍板結(jié)構(gòu)，而 圍板本身較軟，經(jīng)真空于燥收縮后，高、中、低繞組之間呈空松的格局，為了提高承受短路的能力，宜在內(nèi)側(cè)繞組選用硬紙筒絕緣結(jié)構(gòu)。 (3)措施。這是一起典型的因變壓器動穩(wěn)定性能差而造成的變壓器繞組損壞事故，應(yīng)吸取的教訓(xùn)和相應(yīng)措施包括： 1)在設(shè)計上應(yīng)進(jìn)一步尋求更合理的機械強度動態(tài)計算方式；適當(dāng)放寬設(shè)計安全裕度；內(nèi)繞組的內(nèi)襯，采用硬紙筒絕緣結(jié)構(gòu)；合理安排分接位置，盡量減小安匝不平衡。 2)制造工藝上可從加強輻向和軸向強度兩方面進(jìn)行，措施主要有：采用女式繞線機繞制繞組，采用先進(jìn)自動拉緊裝置卷緊繞組；牢固撐緊繞組與鐵 心之間的定位，采用整產(chǎn)套裝方式；采用墊塊預(yù)密化處理、繞組恒壓干燥方式；繞組整體保證高度一致和結(jié)構(gòu)完整；強化繞組端部絕緣；保證鐵軛及夾件緊固。 3)要加強對大中型變壓器的質(zhì)量監(jiān)制管理，在訂貨協(xié)議中應(yīng)強調(diào)對中、小容量的變壓器在型式試驗中作突發(fā)短路試驗，大型變壓器要作縮小模型試驗，提高變壓器的抗短路能力，同時加強變電站 10kV 及 35kV 系統(tǒng)維護(hù)，減少變壓器遭受出口短路沖擊機率。 黑龍江交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣自動化 專業(yè) 9 (六 )變壓器故障的處理 運行中的配電變壓器，絕大部分安裝在室外，所以它經(jīng)常受著各種變化著的氣候條件的影響。另外，變壓器所帶的負(fù)荷經(jīng)常變 化，容易將變壓器燒毀。因此，變壓器需要定期進(jìn)行巡視，應(yīng)從變壓器運行時的聲音、氣味，顏色異常、油位、油溫進(jìn)行著手分析，盡量發(fā)現(xiàn)各種缺陷。文章對變壓器常見故障進(jìn)行分析，在放電故障、絕緣故障、變壓器故障綜合處理等方面提出解決方法。 變壓器是電力系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵設(shè)備，它的良好運行對電網(wǎng)安全具有重要的意義。據(jù)國外近幾年的統(tǒng)計，涌流、外部短路和絕緣損耗是變壓器損壞的兩種主要因素。其中涌流／外部短路發(fā)生時，主要靠繼電保護(hù)裝置去保護(hù)變壓器，而絕緣損耗目前主要是靠變壓器定期檢修和及時監(jiān)測來發(fā)現(xiàn)。目前變壓器運行可靠性在不斷提高 。但變壓器事故和故障還是不斷發(fā)生。所以對變壓器進(jìn)行故障分析和及時診斷就顯得尤為重要。 根據(jù)變壓器運行現(xiàn)場的實際狀態(tài)，在發(fā)生以下情況變化時，需對變壓器進(jìn)行故障診斷：正常停電狀態(tài)下進(jìn)行的交接、檢修驗收或預(yù)防性試驗中一項或幾項指標(biāo)超過 標(biāo)準(zhǔn) ；運行中出現(xiàn)異常而被迫停電進(jìn)行檢修和試驗；運行中出現(xiàn)其他異常（如出口短路）或發(fā)生事故造成停電，但尚未解體（ 吊心或吊罩）。 綜合分析判斷的基本原則 1．與設(shè)備結(jié)構(gòu)聯(lián)系。熟悉和掌握變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和狀態(tài)是變壓器故障診斷的關(guān)鍵，如變壓器內(nèi)部的絕緣配合、引線走向、絕緣狀況、油質(zhì)情況等。又如變壓器的冷卻方式是風(fēng)冷還是強迫油循環(huán)冷卻方式等，再如變壓器運行的歷史、檢修記錄等，這些內(nèi)容都是診斷故障時重要的參考依據(jù)。 2．與外部條件相結(jié)合。診斷變壓器故障的同時，一定要了解變壓器外部條件是否構(gòu)成影響，如是否發(fā)生過出口短路；電網(wǎng)中的諧波或過電壓情況是否構(gòu)成影響；負(fù)荷率如何；負(fù)荷變動幅度如何，等等。 3．與規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)相對照。與規(guī)程 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照，假如發(fā)生超標(biāo)情況必須查明原因，找出超標(biāo)的根源，并進(jìn)行認(rèn)真的處理和解決。 4．與同類設(shè)備相比較（橫向比較）。同一容量或相同運行狀態(tài)的變壓器是否有異常，是外因的影響還是內(nèi)在的變化。一臺變壓器發(fā)現(xiàn)異常，而同一地點的另一臺相這樣結(jié)合分析有利于準(zhǔn)確判斷故障現(xiàn)象。 5．與自身不同部位相比較（縱向比較）。對變壓器本身的不同部位進(jìn)行檢查比較。如變壓器油箱箱體溫度分布是否變化均勻，局部溫度是否有突變。又如用紅外成像儀檢查變壓器套管或油枕溫度，以確定是否存在缺油故障等。再如測繞組絕緣電阻時，分析高對中、 低、地，中對高、低、地與低對高、中、地是否存在明顯差異，測繞組電阻、測套管 C及介質(zhì)損耗因數(shù) tg?茲時，三相間有無異常不同，這些也有利于對故障部位的準(zhǔn)確判斷。 有無異常的判斷 ： 從變壓器故障診斷的一般步驟可見，根據(jù)色譜分析的數(shù)據(jù)著手診斷變壓器故障時，首先是要判定設(shè)備是否存在異常情況，常用的方法有： 1．將分析結(jié)果的幾項主要指標(biāo)與規(guī)程中的注意值作比較。如果有一項或幾項主要指標(biāo)超過注意值時，說明設(shè)備存在異常情況，要引起注意。但規(guī)程推薦的注意值是指導(dǎo)性的，它不是劃分設(shè)備是否異常的唯一判據(jù)，不應(yīng)當(dāng)作強制性標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 ；而應(yīng)進(jìn)行跟蹤分析，加強監(jiān)視，注意觀察其產(chǎn)生速率的變化。在判斷設(shè)備是否存在故障時，不能只根據(jù)一次結(jié)果來判定，而應(yīng)經(jīng)過多次分析以后，將分析結(jié)果的絕對值與導(dǎo)則的注意值作比較，將產(chǎn)氣速率與產(chǎn)氣速率的參考值作比較，當(dāng)兩者都超過時，才判定為故障。 黑龍江交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣自動化 專業(yè) 10 2．了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)、安裝、運行及檢修等情況，徹底了解氣體真實來源，以免造成誤判斷。另外，為了減少可能引起的誤判斷，新設(shè)備及大修后在投運前，應(yīng)作一次分析；在投運后的一段時間后，應(yīng)作多次分析。因為故障設(shè)備檢修后，絕緣材料殘油中往往殘存著故障氣體，這些氣體在設(shè)備重新投運的初期，還 會逐步溶于油中，因此在追蹤分析的初期，常發(fā)現(xiàn)油中氣體有明顯增長的趨勢，只有通過多次檢測，才能確定檢修后投運的設(shè)備是否消除了故障。 綜合分析診斷的要求 ： 1．將試驗結(jié)果的幾項主要指標(biāo)（總烴、乙炔、氫）與規(guī)程列出的注意值作比較。 2．對 CO 和 Cq變化要進(jìn)行具體分析比較。 3．油中溶解氣體含量超過規(guī)程所列任一項數(shù)值時應(yīng)引起注意，但注意值不是認(rèn)定設(shè)備是否正常的唯一判斷依據(jù)，必須同時注意產(chǎn)氣速率，當(dāng)產(chǎn)氣速率也達(dá)到注意值時，應(yīng)作綜合分析并查明原因。有的新投入運行的或重新注油的設(shè)備，短期內(nèi)各種氣體含量迅速增加，但尚未 超過給定的數(shù)值，也可判斷為內(nèi)部異常狀況；有的設(shè)備因某種原因使氣體含量基值較高，超過給定的注意值，但增長率低于前述產(chǎn)氣速率的注意值，仍可認(rèn)為是正常設(shè)備。 4．當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時，可用三比值法對故障類型做出分析。 5．在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體情況下，應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣的分析結(jié)果，按前述方法與油中取出氣體的分析結(jié)果作比較。 6．根據(jù)上述結(jié)果與其他檢查性試驗相結(jié)合，測量繞組直流電阻、空載特性試驗、絕緣試驗、局部放電試驗和測量微量水分等，并結(jié)合該設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運行、檢修等情況，綜合分析判斷故障的性質(zhì)及部位，并根 據(jù)故障特征，可相應(yīng)采取紅外檢測、超聲波檢測和其它帶電檢測等技術(shù)手段加以綜合診斷。并針對具體情況采取不同的措施，如縮短試驗周期、加強監(jiān)視、限制負(fù)荷、近期安排內(nèi)部檢查、立即停電檢查等。 在使用變壓器的過程中，一定要定期檢查三相電壓是否平衡，如嚴(yán)重失衡，應(yīng)及時采取措施進(jìn)行調(diào)整。同時，應(yīng)經(jīng)常檢查變壓器的油位、溫度、油色正常，有無滲漏，呼吸器內(nèi)的干燥劑顏色有無變化，如已失效要及時更換，發(fā)現(xiàn)缺陷及時消除。定期清理配電變壓器上的污垢，必要時采取防污措施，安裝套管防污帽，檢查套管有無閃絡(luò)放電，接地是否良好，有無斷線、脫焊、 斷裂現(xiàn)象，定期搖測接地電阻。 黑龍江交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 09 級 電氣自動化 專業(yè) 11 二 互感器的常見故障與分析 互感器 (instrument transformer)是按比例變換 電壓 或 電流 的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（ 100V）或標(biāo)準(zhǔn) 小電流 （ 5A或 10A，均指額定值），以便實現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。按比例變換電壓或電流的設(shè)備。(一 ) 互感器的作用 電流互感器的作用 在測量交變電流的大電流時 ,為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較 統(tǒng)一的電流（我國規(guī)定電流互感器的二次額定為 5A 我國規(guī)定電流互感器的二次額定為 5A），另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用，電流互感器就是升壓 (降流 )變壓器 . 它是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備