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变压器过热原因分析及故障诊断(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/7/6 9:06:21   

变压器过热故障是常见的多发性故障,对变压器的安全运行带来严重威胁,因此引起现场的广泛关注。

变压器过热的原因

⑴绕组过热

近十几年来,为降低变压器损耗,各制造厂先后采用了带有统包绝缘的换位导线绕制变压器绕组。由于早期国内对换位导线生产技术尚未全面掌握,使之采用换位导线的变压器在运行十年左右出现了统包绝缘膨胀。段间油道堵塞、油流不畅,匝绝缘得不到充分冷却,使之严重老化,以致发糊、变脆,在长期电磁振动下,绝缘脱落,局部露铜,形成匝间(段间)短路,导致变压器烧损事故。例如,东北电网某台240MVA的升压变压器,正常运行负荷率为90%左右,上层油温一般不超过70℃。1988年以来,对该变压器进行糠醛分析,发现绝缘有老化现象。运行中油色谱分析表明, CO和 CO2的绝对值及增长率均比较高。1992年6月在正常运行中,主变压器轻、重瓦斯保护动作,防爆筒喷油,吊出高压绕组检查后发现:故障发生在 A相低压绕组下数第3~4段最外一组换位导线,有数根烧熔。经进一步检查,发现低压绕组上、下两端 l~5段均有烧焦痕迹,并有露铜现象。导线段间绝缘纸均已烧糊,第6~8段绝缘呈深红色。此单半螺旋绕组半螺旋处1.5mm油道已全部堵死,4.5mm油道也仅能插进1.4mm纸板。

另外,绕组材料本身的质量不良,也会导致过热现象。例如,某局的一台 SF7一8000/35型变压器,1994年安装并投运后发现:该变压器所带的负荷与5600kVA变压器相同的情况下,其温度比5600kVA的变压器高10℃左右,在环境温度高于5℃时,只要变压器投人,不论负荷大小(最大负荷4500kW〕,风扇电机一直启动(启动风扇温度整定为50℃,此时变压器油温高于50℃),这说明该变压器一直存在隐性过热故障。吊罩后,解体拔包检查发现,B相低压侧绕组第 l、4饼有明显过热现象,绝缘纸已变为暗褐色,拆开检查,发现匝间有小毛刺漏铜点,但匝间并没有完全短路,所以,故障电流并不大,缓慢发热,以致油温升高。

⑵分接开关动、静触头接触不良

在有载调压变压器中,特别是调压频繁、负荷电流较大的变压器,在频繁的调动中会造成触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染,电流的热效应会使弹簧的弹性变弱,从而使动、静触头之间的接触压力下降。接触压力减小,会使触头之间的接触电阻增大,从而导致触头之间的发热量增大,由于发热又加速触头表面的氧化腐蚀和机械变形,形成恶性循环,如不及时处理,往往会使变压器发生损坏事故。例如,某化工厂的800OkVA有载整流变压器,由于疏忽了有载分接开关粗调部分的接触问题,接触电阻不断增大、发热,逐渐形成动、静触头之间的金属熔化、蒸发,环氧树腊绝缘支架碳化,最后在调压过程中起弧引起相间短路,变压器爆炸起火,而发生变压器损坏事故。

在无载调压变压器中,分接开关接触不良,也会使其触头表面腐蚀、氧化,或触头之间的接触压力下降使接触电阻增大,而形成变压器的过热性故障。例如某局的一台35kV、18MVA变压器,曾发生过因分接开关接触不良、发热,最后导致变压器分接开关烧流,变压器气体继电器动作,迫使变压器停运。

⑶引线故障

①引线分流故障

这种故障较多,东北电网1989~1993年的统计,约占总故障的10%。这些故障多发生在66kV套管上,一方面66kV侧电流较大,另一方面66kV引线大多不是直顺套管方向进入导管,因此,未包任何绝缘的引线与导管接触,造成分流,产生热故障。其原因如下:引线电缆外表半叠包的白布带,经过制做中工序的传递和引线装配,多数已不紧密和不完整。某些制造厂,甚至完全不要这一层白布带。而对较长的引线,在装配时,如电缆施压后造成裸铜绞线与套管的铜管内壁靠接,这就形成了一个闭合回路。当引线中通过电流时,引线周围便有磁场且有磁通,引线的交变电流产生交变磁通,即会在这个回路中感应出电势。由于大容量变压器每相的电流很大,相应的引线周围的磁通以及感应的电势也比较大。闭合回路,由于路径较短,而导线截面较大,即电阻较小,流过回路的电流较大。

相对来讲,回路中裸露电缆与铜管靠接的局部接触电阻是比较大的,当很大的回路电流通过时必将发热。由故障实例可知,铜管熔成凹形坑现象,说明过热点的温度已达 l000℃以上。

②引线接头过热

引线接头(将军帽)过热也是多发性故障。例如,东北电网某局的一台主变压器,总烃为455.9μl/l,乙快为4.23μl/l。吊检发现66kV A相套管穿缆引线头过热,焊锡流出滴到夹件和压件上;又如,某台主变压器, B相套管头部发热,经检查,将军帽螺扣配合不良,将螺扣烧坏5~6扣,造成过热。

③引线断股

某台DFL一60000/220型单相变压器,1990年5月开始发现色谱分析结果异常,热点温度可能高于 l000℃,直到1993年5月进行大修时才发现,该变压器中性点套管内的引线有两股烧断、三股烧伤(共35股、截面240mm2,其原因是在1989年5月检修中,更新该中性点套管时引线(铜辫子)向上拉比较别劲,使引线外层半迭绕白布带脱落,裸辫子引线与套管内的铜管内壁相碰,发生分流、放电、过热。

⑷漏磁导致过热

变压器绕组中的磁通包括主磁通和漏磁通,无论主磁通或漏磁通,可分为轴向分量和径向分量。轴向分量分布较简单,沿绕组高度变化较小。径向分量沿绕组高度分布复杂,由它引起涡流损耗分布很不均匀,且随变压器的容量变化而变化,不仅随绕组的轴向高度变化,也随绕组的径向尺寸变化。尤其在端部变化大.其最大值出现在端部附近。由于变压器的内绕组离铁芯近,漏磁的径向值高于外绕组。若变压器绕组为低、中、高排列,则低压绕组的径向漏磁高。

在大型变压器中,由于漏磁密度高,所以产生的杂散损耗很大,有时可达数百千瓦,导致局部过热现象。例如,某台SFPS—120000/220型变压器出现的过热现象就是低压侧j箱壁漏磁严重所致。又如,某 SZL7一6300/35型变压器,由杂散磁通在铁芯上、下夹件拉杆上的个别部位形成磁密高度集中,产生局部过热,并导致绝缘油色谱分析结果异常。

⑸冷却装置风路堵塞

冷却装置风路堵塞引起的过热现象也时有报导。例如,某台 OSFPSL—120000/220型变压器,运行11年均正常。1992年8月28日油温突然上升,由原来的42℃左右增加到90℃左右。与同容量的变压器比较温升相差很大,但电气试验结果正常。通过对外观检查发现,风冷却器散热管的翅片间积满了灰尘(长期运行从未清洗过),已将间隙堵死,电风扇的风已无法吹到教热管上,致使变压器的温度不断升高。经冲洗后油温一直在40℃左右。又如,某台DSFPSL一90000/220型变压器,上层油温偏高,曾达80~90℃,检查发现散热器风道缝隙被杂物堵塞,影响正常散热,用高压水枪冲洗后,油温降到60℃,恢复正常。

⑹风扇工作不正常

风扇工作不正常主要包括,

①风扇反转

某局的一台主变压器,由于冷却系统在检修时将电源接反,造成风扇反转,使冷却效果降低,油温比带同样负载的另一台主变压器高15℃,查明原因纠正后,温度恢复正常(两台主变压器温度只差1℃)。

②启动风扇设定值错误

某台SFY7一63000/110型主变压器(法国专利),运行在某牵引变电所。在运行中发现其CO/CO2=0.68,属于异常。可燃性气体总量也属“注意值”之列,且其增加趋势已为异常。显然,主变压器存在早期热性故障。检查发现,启动风扇的温度为75℃(在 ASEA图纸上也是75℃CONTROL)。它不符合铁道部颁发的《牵引变电所运行检修规程》,规程第36条规定:风冷式变压器当其上层油温超过55℃时应启动风扇。本台主变压器为油浸风冷式,由于启动风扇的设定值错误,导致主变压器不能风冷散热。因而出现热性故障。

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