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摘 要:电力变压器是用于电力系统中的一种静止的电气设备,它依靠电磁感应作用,将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。
关键词:变压器 故障 油劣化
一、联结组与绕组的极性
根据变压器原、付方对应的线电压之间的相位关系,把变压器绕组的连接分成不同的组合称为绕组的联结组。实践与理论证明,变压器高、低压方相对应的线电压的相位差总是30度的倍数。因此采用“时钟表示法”来表示这种相位差是很简明的。“时钟表示法”:把高压边线电压作为长针始终指向“12”。而低压边相对应的线电压作为短时,短针指向的数字称为三相变压器连接组的组号。
变压器绕组的极性及其测定。进行绕组极性测定时,首先用万用表的欧姆档确认出哪两个出线端属于同一线圈的端子,然后再辨认不同线圈的同极性端。
二、短路故障与放电故障
主要指变压器出口短路,以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障短路电流引起绝缘过热故障:变压器突发短路时,其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流,它将产生很大的热量,使变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够,热稳定性差,会使变压器绝缘材料严重受损,而形成变压器击穿及损毁事故。
短路电动力引起绕组变形故障:变压器受短路冲击时,如果短路电流小,继电保护正确动作,绕组变形将是轻微的,如果短路电流大,继电保护延时动作甚至拒动,变形将会很严重,甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形,如果不及时检修,恢复垫块位置,紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆,加强引线的夹紧力,在多次短路冲击后,由于累積效应也会使变压器损坏。
放电故障对变压器绝缘的影响。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,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。
三、绝缘故障
固体绝缘故障。固体纸绝缘是油浸式变压器绝缘的主要部分之一,包括:绝缘纸、绝缘板、绝缘垫、绝缘卷、绝缘绑扎带等,其主要成分是化纤素,一般信纸的聚合度为13000左右,当下降至250左右,其机械强度已下降了一半以上,极度老化致使寿命终止的聚合度为150~200,绝缘纸老化后,其聚合度和抗张强度将逐渐降低,并生成水、CO、CO2,这些老化产物大都对电气设备有害,会使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介质增大、抗拉强度下降,甚至腐蚀设备中的金属材料。
液体油绝缘故障。液体绝缘的油浸变压器是1887年由美国科学家汤姆逊发明的,1892年被美国通用电气公司等推广应用于电力变压器,这里所指的液体绝缘即是变压器油绝缘。油浸变压器的特点:大大提高了电气绝缘强度,缩短了绝缘距离,减小了设备的体积;
大大提高了变压器的有效热传递和散热效果,提高了导线中允许的电流密度,减轻了设备重量,它是将运行变压器器身的热量通过变压器油的热循环,传递到变压器外壳和散热器进行散热,从而提高了有效的冷却降温水平。由于油浸式密封而降低了变压器内部某些零部件和组件的氧化程度,延长了使用寿命。
四、变压器油劣化的原因
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,这些不是油氧化的产物,污染的绝缘性能会变坏,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,当然这种氧化并不仅的产物,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。
温度的影响。电力变压器为油、纸绝缘,在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关许曲线,一般情况下,温度升高,纸内水分要向油中析出;反之,则纸要吸收油中的水分,因此温度较高时,变压器内绝缘油的微水含量较大,反之,微水含量就小。变压器的寿命取决于绝缘的老化程度,而绝缘的老化又取决于运行的温度。如油浸式变压器在额定负载下,绕组平均温升为65 ℃ ,最热点温升为78 ℃ ,若平均环境温度为20℃,则最热点温度为98 ℃ ,在这个温度下,变压器可运行20~30年,若变压器超载运行,温度升高,促使寿命缩短。国际电工委员会认为,A级绝缘的变压器载80~140 ℃温度范围内,温度每增加6度,变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍,这就是6度法则,说明对热的限制已比过去认可的8度法则更为严格。
湿度的影响。水分的存在将加速纸纤维素降解,因此,CO和CO2的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时,含水量越高,分解出的CO2越多,反之,含水量越低,分解出的CO就越多。
过电压的影响。暂态过电压的影响,三相变压器正常运行产生的相、地间电压时相间电压的58%,但发生单相故障时,主绝缘的电压对中性点接地系统将增加30%,对中性点不接地系统将增加73%,因而可能损伤绝缘雷电过电压的影响,雷电过电压由于波头陡,引起纵绝缘(匝间、相间绝缘)上电压分布很不均匀,可能在绝缘上留下放电痕迹,从而使固体绝缘受到破坏。
操作过电压的影响,由于操作过电压的波头相当平缓,所以电压分布近似先行,操作过电压由一个绕组转移到另一个绕组上时,约与这两个绕组间的匝数成正比,从而容易造成主绝缘或相间绝缘的劣化和损坏。
短路电动力的影响。出口短路时的电动力可能会使变压器绕组变形、引线移位,从而改变了原有的绝缘距离,使绝缘发热,加速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障。
关键词:变压器 故障 油劣化
一、联结组与绕组的极性
根据变压器原、付方对应的线电压之间的相位关系,把变压器绕组的连接分成不同的组合称为绕组的联结组。实践与理论证明,变压器高、低压方相对应的线电压的相位差总是30度的倍数。因此采用“时钟表示法”来表示这种相位差是很简明的。“时钟表示法”:把高压边线电压作为长针始终指向“12”。而低压边相对应的线电压作为短时,短针指向的数字称为三相变压器连接组的组号。
变压器绕组的极性及其测定。进行绕组极性测定时,首先用万用表的欧姆档确认出哪两个出线端属于同一线圈的端子,然后再辨认不同线圈的同极性端。
二、短路故障与放电故障
主要指变压器出口短路,以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障短路电流引起绝缘过热故障:变压器突发短路时,其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流,它将产生很大的热量,使变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够,热稳定性差,会使变压器绝缘材料严重受损,而形成变压器击穿及损毁事故。
短路电动力引起绕组变形故障:变压器受短路冲击时,如果短路电流小,继电保护正确动作,绕组变形将是轻微的,如果短路电流大,继电保护延时动作甚至拒动,变形将会很严重,甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形,如果不及时检修,恢复垫块位置,紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆,加强引线的夹紧力,在多次短路冲击后,由于累積效应也会使变压器损坏。
放电故障对变压器绝缘的影响。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,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。
三、绝缘故障
固体绝缘故障。固体纸绝缘是油浸式变压器绝缘的主要部分之一,包括:绝缘纸、绝缘板、绝缘垫、绝缘卷、绝缘绑扎带等,其主要成分是化纤素,一般信纸的聚合度为13000左右,当下降至250左右,其机械强度已下降了一半以上,极度老化致使寿命终止的聚合度为150~200,绝缘纸老化后,其聚合度和抗张强度将逐渐降低,并生成水、CO、CO2,这些老化产物大都对电气设备有害,会使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介质增大、抗拉强度下降,甚至腐蚀设备中的金属材料。
液体油绝缘故障。液体绝缘的油浸变压器是1887年由美国科学家汤姆逊发明的,1892年被美国通用电气公司等推广应用于电力变压器,这里所指的液体绝缘即是变压器油绝缘。油浸变压器的特点:大大提高了电气绝缘强度,缩短了绝缘距离,减小了设备的体积;
大大提高了变压器的有效热传递和散热效果,提高了导线中允许的电流密度,减轻了设备重量,它是将运行变压器器身的热量通过变压器油的热循环,传递到变压器外壳和散热器进行散热,从而提高了有效的冷却降温水平。由于油浸式密封而降低了变压器内部某些零部件和组件的氧化程度,延长了使用寿命。
四、变压器油劣化的原因
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,这些不是油氧化的产物,污染的绝缘性能会变坏,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,当然这种氧化并不仅的产物,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。
温度的影响。电力变压器为油、纸绝缘,在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关许曲线,一般情况下,温度升高,纸内水分要向油中析出;反之,则纸要吸收油中的水分,因此温度较高时,变压器内绝缘油的微水含量较大,反之,微水含量就小。变压器的寿命取决于绝缘的老化程度,而绝缘的老化又取决于运行的温度。如油浸式变压器在额定负载下,绕组平均温升为65 ℃ ,最热点温升为78 ℃ ,若平均环境温度为20℃,则最热点温度为98 ℃ ,在这个温度下,变压器可运行20~30年,若变压器超载运行,温度升高,促使寿命缩短。国际电工委员会认为,A级绝缘的变压器载80~140 ℃温度范围内,温度每增加6度,变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍,这就是6度法则,说明对热的限制已比过去认可的8度法则更为严格。
湿度的影响。水分的存在将加速纸纤维素降解,因此,CO和CO2的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时,含水量越高,分解出的CO2越多,反之,含水量越低,分解出的CO就越多。
过电压的影响。暂态过电压的影响,三相变压器正常运行产生的相、地间电压时相间电压的58%,但发生单相故障时,主绝缘的电压对中性点接地系统将增加30%,对中性点不接地系统将增加73%,因而可能损伤绝缘雷电过电压的影响,雷电过电压由于波头陡,引起纵绝缘(匝间、相间绝缘)上电压分布很不均匀,可能在绝缘上留下放电痕迹,从而使固体绝缘受到破坏。
操作过电压的影响,由于操作过电压的波头相当平缓,所以电压分布近似先行,操作过电压由一个绕组转移到另一个绕组上时,约与这两个绕组间的匝数成正比,从而容易造成主绝缘或相间绝缘的劣化和损坏。
短路电动力的影响。出口短路时的电动力可能会使变压器绕组变形、引线移位,从而改变了原有的绝缘距离,使绝缘发热,加速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障。