【正文】 第二節(jié)　　4)提高運(yùn)行管理水平。確定運(yùn)行方式要核算短路電流，并限制短路電流的危害。 要提高電力線路的絕緣水平，特別是提高變壓器出線一定距離的絕緣水平，同時(shí)提高線路安全走廊和安全距離要求的標(biāo)準(zhǔn)，降低近區(qū)故障影響和危害，包括重視電纜的安裝檢修質(zhì)量(電纜頭爆炸大多相當(dāng)于母線短路)；對(duì)重要變電站的中、低壓母線，考慮全封閉，以防小動(dòng)物侵害；提高對(duì)開關(guān)質(zhì)量的要求，防止發(fā)生拒分等。 選型應(yīng)選用能順利通過短路試驗(yàn)的變壓器并合理確定變壓器的容量，合理選擇變壓器的短路阻抗。 (2)減少短路事故的措施。 對(duì)一些關(guān)鍵工序，如墊塊預(yù)處理、繞組繞制、繞組壓裝、相套裝、器身裝配時(shí)預(yù)壓力控制等方面，進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，以保證設(shè)計(jì)要求。 因此，設(shè)計(jì)鐵心各部分結(jié)構(gòu)件時(shí)，強(qiáng)度要留有充分的裕度，各部件間盡量采用無間隙配合和互鎖結(jié)構(gòu)，使變壓器器身成為—個(gè)堅(jiān)固的整體。軸向電動(dòng)力最終作用在鐵心框架結(jié)構(gòu)上。 在設(shè)計(jì)時(shí)采用整體相套裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)繞組硬絕緣筒與鐵心柱間用撐板撐緊．以保證內(nèi)繞組上承受的壓應(yīng)力均勻傳遞到鐵心柱上；合理布置壓釘位置和選擇壓釘數(shù)量，并設(shè)計(jì)副壓板，以減小壓釘作用到絕緣壓板上的壓強(qiáng)和壓板的剪切應(yīng)力。 3)器身結(jié)構(gòu)方面。對(duì)單螺旋低壓繞組首末端均端平一匝以減少端部漏磁場(chǎng)畸變。繞組是產(chǎn)生電動(dòng)力又直接承受電動(dòng)力的結(jié)構(gòu)部件，要保證繞組在短路時(shí)的穩(wěn)定性，就要針對(duì)其受力情況，使繞組在各個(gè)方向有牢固的支撐。 考慮到作用在內(nèi)繞組上的軸向內(nèi)力約為外繞組的兩倍，因此盡可能使作用在內(nèi)繞組上的軸向外力方向與軸向力的方向相反。在保證性能指標(biāo)、溫升限值的前提下，綜合考慮短路時(shí)的動(dòng)態(tài)過程。(1)技術(shù)改進(jìn)措施。 據(jù)有關(guān)報(bào)道，變壓器器身受到大于3g(g為重力加速度)重力加速的沖擊，將可能使線圈整體在輻向上向一個(gè)方向明顯位移。 變壓器繞組整體位移變形。 如引線離箱壁距離太近，會(huì)造成放電，引線間距離太近，因摩擦而使絕緣受損，會(huì)形成潛伏性故障，并可能發(fā)展成短路事故。 4)繞組引線位移扭曲。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(chǎng)，使短路時(shí)線餅受到的電動(dòng)力比常區(qū)要大得多，所以易產(chǎn)生變形和損壞。 測(cè)量整個(gè)繞組時(shí)往往高度降低，如果變壓器繼續(xù)投運(yùn)，變壓器箱體振動(dòng)將明顯增大。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(shí)這種變形特別明顯。 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(dòng)、墊塊飛出，嚴(yán)重時(shí)，鐵軛夾件、拉板、緊固鋼帶都會(huì)彎曲變形，繞組松弛后使其高度增加。 因此變壓器繞組變形主要是受到內(nèi)部電動(dòng)力和外部機(jī)械力的影響，而電動(dòng)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(dòng)力將使繞組扭曲、變形甚至崩潰。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(yùn)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。 變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路時(shí)，所承受的短路電流最大，而低壓繞組的結(jié)構(gòu)一般采用圓筒式或螺旋式多股導(dǎo)線并繞，為了提高繞組的動(dòng)穩(wěn)定能力，繞組內(nèi)多采用絕緣紙筒支撐，但有些廠家僅考慮變壓器的散熱能力，對(duì)于其動(dòng)穩(wěn)定，則只要計(jì)算值能夠滿足要求，便將支撐取消，于是當(dāng)變壓器遭受出口短路時(shí)，由于動(dòng)穩(wěn)定能力不足，而使繞組變形甚至損壞。 對(duì)于變壓器的熱穩(wěn)定及動(dòng)穩(wěn)定，在給定的條件下，仍以設(shè)計(jì)計(jì)算值為檢驗(yàn)的依據(jù)，但計(jì)算值與實(shí)際值究竟有無誤差，尚缺少研究與分析，一般情況下是以設(shè)計(jì)值大于變壓器實(shí)際承受能力為準(zhǔn)的。 對(duì)于由于變壓器出口短路電動(dòng)力造成的影響，判斷主變壓器繞組是否變形，過去只采取吊罩檢查的方法，目前一些單位采用繞組變形測(cè)試儀進(jìn)行分析判斷，取得了一些現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，如有些地區(qū)選用TDT—1型變壓器繞組變形測(cè)試儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試檢查，通過對(duì)主變壓器的高、中、低壓三相的九個(gè)繞組分別施加l0kHz至lkHz高頻脈沖，由計(jì)算機(jī)記錄脈沖波形曲線并儲(chǔ)存。軸向電動(dòng)力使繞組向中間壓縮，這種由電動(dòng)力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，可能影響繞組匝間絕緣，對(duì)繞組的匝間絕緣造成損傷；而輻向電動(dòng)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。 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。 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。變壓器繞組受力分析圖圖1—2變壓器繞組漏磁及受力示意圖 圖1—1軸向力使整個(gè)繞組受到張力P1，在導(dǎo)線中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。由于繞組中漏磁中Φσ的存在，載流導(dǎo)線在漏磁作用下受到電動(dòng)力的作用，特別是在繞組突然短路時(shí)，電動(dòng)力最嚴(yán)重。 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(xiàng)重要措施。 變壓器受短路沖擊時(shí)，如果短路電流小，繼電保護(hù)正確動(dòng)作，繞組變形將是輕微的；如果短路電流大，繼電保護(hù)延時(shí)動(dòng)作甚至拒動(dòng)，變形將會(huì)很嚴(yán)重，甚至造成繞組損壞。 2．短路電動(dòng)力引起繞組變形故障 UN－變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。 IN－變壓器額定電流； Zt－變壓器短路阻抗； U－變壓器接入系統(tǒng)的額定電壓（13）式中Idt（3）三相短路電流；忽略系統(tǒng)阻抗對(duì)短路電流的影響，則三相短路表達(dá)式為據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明，在中性點(diǎn)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(shí)的短路電流值最大，國(guó)標(biāo)GBl094Xl——等值正序阻抗——附加阻抗。E——故障前相電壓 （12）式中 不同類型短路的正序電流絕對(duì)值表達(dá)式為 當(dāng)變壓器承受短路電流的能力不夠，熱穩(wěn)定性差，會(huì)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。 出口短路對(duì)變壓器的影響，主要包括以下兩個(gè)方面。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近年來，一些地區(qū)110kV及以上電壓等級(jí)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(jì)相比呈大幅度上升的趨勢(shì)。 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(duì)地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。短路故障第一節(jié) 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(shí)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。同時(shí)習(xí)慣上對(duì)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。 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。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)生的接地同時(shí)，部分工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不高、技術(shù)水平不夠或違章作業(yè)等，都會(huì)造成事故或?qū)е率鹿实臄U(kuò)大，從而危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行……關(guān)鍵詞： 電力變壓器故障 電力系統(tǒng) 分析 診斷第一章 變壓器故障　　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。但由于變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行，故障和事故總不可能完全避免，且引發(fā)故障和事故又出于眾多方面的原因。電力變壓器故障分析與診斷摘要： 電力變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。如外力的破壞和影響，不可抗拒的自然災(zāi)害，安裝、檢修、維護(hù)中存在的問題和制造過程中遺留的設(shè)備缺陷等事故隱患，特別是電力變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行后造成的絕緣老化、材質(zhì)劣化及預(yù)期壽命的影響，已成為發(fā)生故障的主要因素。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)生的相間短路、繞組的線匝之間發(fā)生的匝間短路、繞組或引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等。 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。而對(duì)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(shí)還存在變壓器滲漏故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動(dòng)故障等等。 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(dòng)故障等八個(gè)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。 變壓器正常運(yùn)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。這類故障的案例很多，特別是變壓器低壓出口短路時(shí)形成的故障一般要更換繞組，嚴(yán)重時(shí)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。 1．短路電流引起絕緣過熱故障 變壓器突發(fā)短路時(shí)，其高、低壓繞組可能同時(shí)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。 變壓器發(fā)生出口短路時(shí)，短路電流的絕對(duì)值表達(dá)式為（11）式中(n)——短路類型的角標(biāo)；——比例系數(shù)，其值與短路類型有關(guān)；——所求短路類型的正序電流絕對(duì)值。 　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。5—85《電力變壓器 第5部分 承受短路的能力》中就是以三相短路電流為依據(jù)的。 對(duì)220kV三繞組變壓罪而言，高壓對(duì)中、低壓的短路阻抗一般在10％一30％之間，中壓對(duì)低壓的短路阻抗一般在10％以下，因此變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)大的短路電流致使變壓器絕緣材料受熱損壞。 對(duì)于輕微的變形，如果不及時(shí)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(huì)使變壓器損壞。 繞組受力狀態(tài)如圖1—圖1—2所示。漏磁通?？煞纸鉃榭v軸分量F1和橫軸分量F2，縱軸磁場(chǎng)F1使繞組產(chǎn)生輻向力，而橫軸磁場(chǎng)F2使繞組受軸向力。而內(nèi)繞組受到壓縮力P2，導(dǎo)線受到擠壓應(yīng)力。 它使內(nèi)、外繞組都受壓力，由于繞組端部磁場(chǎng)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。 因此，變壓器繞組在出口短路時(shí)，將承受很大的軸向和輻向電動(dòng)力。電動(dòng)力過大，嚴(yán)重時(shí)可能造成繞組扭曲變形或?qū)Ь€斷裂。 通過彩色噴墨打印，將波形繪制出圖，顯示正常波形與故障后波形變化的對(duì)比和分析，試驗(yàn)人員根據(jù)該儀器特有的頻率和波形，能比較科學(xué)地準(zhǔn)確判斷主變壓器繞組變形情況。 目前逐步開展的變壓器突發(fā)短路試驗(yàn)，將為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝水平提供重要的依據(jù)。 3．繞組變形的特點(diǎn) 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。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。 (1)受電動(dòng)力影響的變形。 2)中、低壓繞組的位置處于內(nèi)柱或中間時(shí)，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(dòng)，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。如果變壓器受短路沖擊時(shí)，繼電保護(hù)延時(shí)動(dòng)作超過2s，變形更加嚴(yán)重，線餅會(huì)有較大面積的內(nèi)凹、上翹現(xiàn)象。 3)繞組分接區(qū)、糾接區(qū)線餅變形。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(shí)，繞組會(huì)變形成波浪狀，而影響絕緣和油道的通暢。 這是變壓器出口短路故障后常發(fā)生的情況，由于受電動(dòng)力的影響，破壞了繞組引線布置的絕緣距離。 (2)受機(jī)械力影響的變形。 這種變形主要是在運(yùn)輸途中，受到運(yùn)輸車輛的急剎車或運(yùn)輸船舶撞擊晃動(dòng)所致。 4．技術(shù)改進(jìn)和降低短路事故的措施 基于上述，為防止繞組變形，提高機(jī)械強(qiáng)度，降低短路事故率，一些制造廠家和電力用戶提出并采取了如下技術(shù)改進(jìn)措施及減少短路事故的措施?！　?)電磁計(jì)算方面。從保證繞組穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇撐條數(shù)、導(dǎo)線寬厚比及導(dǎo)線使用應(yīng)力的控制值，在進(jìn)行安匝平衡排列時(shí)根據(jù)額定分接和各級(jí)限分接情況整體優(yōu)化，盡量減小不平衡安匝。 2)繞組結(jié)構(gòu)方面。具體做法如在內(nèi)繞組內(nèi)側(cè)設(shè)置硬絕緣筒，繞組外側(cè)設(shè)置外撐條，并保證外撐條可靠地壓在線段上。對(duì)等效軸向電流大的低壓和調(diào)壓繞組，針對(duì)其相應(yīng)的電動(dòng)力，采取特殊措施固定繞組出頭，并在出頭位置和換位處采用適形的墊塊，以保證繞組穩(wěn)定性。 器身絕緣是電動(dòng)力傳遞的中介，要保證在電動(dòng)力作用下，各方向均有牢固的支撐和減小相關(guān)部件受力時(shí)的壓強(qiáng)。 4)鐵心結(jié)構(gòu)方面。如果鐵心固定框架出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和變形，將導(dǎo)致繞組失穩(wěn)而變形損壞。 5)工藝控制和工藝手段。 按上述措施構(gòu)思設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一臺(tái)31．5MVA、110kV雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，在國(guó)家變壓器質(zhì)檢中心強(qiáng)電流試驗(yàn)室一次通過短路試驗(yàn)，試驗(yàn)前后最大的電抗差僅0．3％，取得了顯著的效果。 1)優(yōu)化選型要求。 2)優(yōu)化運(yùn)行條件。 3)優(yōu)化運(yùn)行方式。如采取裝備用電源自投裝置后開環(huán)運(yùn)行，以減少短路時(shí)的電流和簡(jiǎn)化保護(hù)配置；對(duì)故障率高的非重要出線，可考慮退出重合閘保護(hù)；提高速切保護(hù)性能，壓縮保護(hù)時(shí)間；220kV及以上電壓等級(jí)的變壓器盡量不直接帶l0kV的地區(qū)電力負(fù)荷等。首先要防止誤操作造成的短路沖擊；要加強(qiáng)變壓器的適時(shí)監(jiān)測(cè)和檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的變形強(qiáng)度，保證變壓器的安全運(yùn)行。 一、放電故障對(duì)變壓器絕緣的影響　放電對(duì)絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并逐步擴(kuò)大，使絕緣擊穿。 (1)絕緣材料電老化是放電故障的主要形式。 2)放電點(diǎn)熱效應(yīng)引起絕緣的熱裂解或促進(jìn)氧化裂解，增大了介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速老化過程。 4)放電過程的高能輻射，使絕緣材料變脆。 固體絕緣的電老化的形成和發(fā)展是樹枝狀，在電場(chǎng)集中處產(chǎn)生放電，引發(fā)樹枝狀放電痕跡，并逐步發(fā)展導(dǎo)致絕緣擊穿。 如局部放電一般先發(fā)生在固體或油內(nèi)的小氣泡中，而放電過程又使油分解產(chǎn)生氣體并被油部分吸收，如產(chǎn)氣速率高，氣泡將擴(kuò)大、增多，使放電增強(qiáng)，同時(shí)放電產(chǎn)生的X—蠟沉積在固體絕緣上使散熱困難、放電增強(qiáng)、出現(xiàn)過熱，促使固體絕緣