关于配电变压器几种损坏情况的分析(3)_机械百科_中国百科网
关于配电变压器几种损坏情况的分析(3)
    　　①限制变压器不应长期过载和防止短路，根据焦耳一楞次定律Q=0.24I2Rt可知，决定发热量的主要因素是I，I越大，I2增值越快，在比较短的℃时间内就有可能烧毁变压器。特别是短路时的情况更为严重。其次，虽然电流超过不甚大，但过负荷时间很长，由于热量积累的关系也会烧毁变压器。一般过负荷烧毁的变压器多半发生二次绕组。 　　⑨一、二次安装合格的熔丝，以便一旦短路和过载时，熔丝熔断，使变压器得到保护但要注意下列问题。 　　(1)高压熔丝不要裸露在外面，要安装在熔丝管里，这样做便于灭弧，防止弧光短路。 　　(2)高低压熔丝不能以其它金属导体代替，也不能以低压熔丝代替高压熔丝。因为在同样的额定电流下，由低熔点高电阻系数的铅锌制成的低压熔丝，耍比用高熔点低电阻系数的铜银等制成的高压熔丝具有较大的截面因此熔断时，金属蒸气多，对灭弧不利。 　　3、关于绝缘 　　绝缘介质质量的好坏，绝缘结构完善程程度与否，对各种击穿的影响很大，如绝缘介质导热性能好，热导大，则不易发生热击穿。如绝缘介质均匀致密，则其击穿强度相对要高击穿的可能性就要减少。若不够均匀致密，其中含有气孔时，会使电场发生畸变，击穿电压大大降低。如运行中绝缘受潮‘使介质损失增加，有时也会发生热击穿，若绝缘结构存在某些弱点，如电缆纸质量不佳，垫层厚度不够，导线有毛刺、尖角，层间绝缘处理不当时，极易从这些地方击穿。若变压器油中含有水份，杂质时，其击穿强度也会大大降低。为防止上述情况，可解决下列几个问题。在设计制造时要保证绝缘材料的质量，尽量均匀致密，垫足层数，包扎均匀，去掉导线上的毛刺、尖角绕制线圈时，防止用力锤打，在检修时，可适当提高有关部位的绝缘强度或加大绝缘间隔如对层间绝缘簿弱的变压器可，将端部线圈匝间的绝缘(约为全部线圈的5%)适当予以加强。在浸漆烘于时，要设法防止产生漆泡和漆瘤，消除绝缘中的水份气泡在运行中，要防止线圈受潮，绝缘性能劣化，要加强对变压器的油务监督。防止变压器渗漏油、缺油，空气水份、进入变压器，防止油中有杂质。 　　3、关于过电压过电流 　　如前所述，过电压过电流对变压器的破坏作用也很大，也必须加以防止和限制。 　　过电流的作用有两方面：即发热和机械力作用。发热会导致热击穿。机械力的作用会使线圈发生位移磨损绝缘，使绝缘结构、整个线圈遭到破坏。 　　过电压对变压器的危害很大，以大气醒过电压为例，因为它的幅值很高(高达十几倍相于电压)，持续时间很短(不超过几十微秒)所以其危害性较大，其性质也较特殊。它一方面可将线圈与铁芯或油箱间的绝缘或高压线圈与低压线圈间的绝缘击穿，造成线圈接地故障，使主绝缘遭到破坏;另一方，它可使同一线圈内匝与匝间或一段线圈与另一段线圈间的绝缘击穿，造成匝间，短路故障，使纵绝缘遭到破坏。这两种情况都必须设法防止。除了加强变压器绝缘薄弱的部位外，还必须对大气过电压加以限制。其方法是在高低压出口侧安装伐型避雷器。但在安装运行中要注意以下几个问题。 　　(1)高压伐型避雷器要尽量靠近变压器安装，距离越近，效果越好，一般安装在跌落开关内侧。这样便于试验，维修和退出运行。值得注意的是，不要安装在变压器的外壳上，以防避雷器爆炸时斌毁变压器。 　　(2)避雷器的地应与变压器外壳和低压侧中性点连在一起共同接地，如下图。这样，当高压侧落雷，避雷器放电时，变压器绝缘上承受的即是避雷器的残压。而接地装置上的电压降并没有作用在变压器的绝缘上这对变压器的保护是十分有利的能够减少变压带高低压绕组间和高低压绕组对变压器外壳间发生绝缘击穿的危险。我县曾发生过因避雷器接地与两线一地运行的变压器的一次工作接地线相连而未与外壳连在一起，避雷器放电时对外壳而击穿。
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浅谈变压器短路产生原因及防治措施
电网的运行要求安全性和稳定性，作为变电过程中的重要设备变压器，其安全性尤为重要。近年来由于变压器自身设计以及电网运行导致的变压器短路事故时有发生。文章重点针对变压器短路产生原因以及防治措施进行了详细分析。
电网要求继电保护装置具有可靠性、速动性、灵敏性来保证安全稳定运行，而变压器是变电过程中最为重要的设备，其制造复杂、成本高，因此保证变压器的安全运行对电力系统具有重要意义。面对变压器频频发生的短路事故，我们需要对其短路产生原因、短路表现形式以及减少短路发生的次数和影响进行研究，以保证电力系统的正常运行，保证供电可靠性。
一、变压器短路
1. 变压器短路产生原因
变压器短路产生的原因很多，主要分为以下两类：一是结构短路因素；二是运行短路因素。下面就分别阐述：
（1）温度、绕线方式等是造成变压器短路的重要因素。温度对导线的弯度和强度都有很大的影响，随着导线温度的升高，其弯度、强度均有不同程度的下降，同时，导线的延伸率也会随着下降。而变压器中导线的设计通常是在常温下进行的，没有考虑到实际运行工况，实际额定运行变压器的绕组温度大大高于常温，能够达到100℃以上。而随着绕组温度的升高，其抗弯强度和抗拉强度均会明显下降。绕线松散、导线与线匝间固化措施较差使得导线在运行中易发生变形，造成变压器短路。
（2）采用导线类型不同对变压器短路产生的效果也不尽相同。普通的换位导线由于其机械强度较差，在外力作用下出现变形、露铜的情况时有发生。在额定电流下，扭矩较大的两个部位包括换位导线爬坡处以及绕组两端的线饼，扭矩大的直接结果就是导致导线扭曲甚至变形，从而大大增加了变压器内部短路的风险。软导线是早期造成变压器短路的最主要的原因。由于认识不足以及成本问题，厂家在生产时采用软导线而不是硬导线，使得由于导线类型造成的变压器短路成为较为主要的原因。
长时间的短路电流是造成运行短路的主要原因。一般情况下，当在电流速断保护范围内发生短路故障时，继电保护装置能够保证在无延时情况下迅速切除故障，考虑到机械作用固有延时等情况，短路电流持续的时间一般不会超过250ms，但是实际情况却与此有所不同：首先，由于继电保护的选择性，配电侧的保护一般不采用电流速断保护，而是采用定时限过电流保护，配电侧也正是短路多发部分；其次，继电保护虽然要求速动性、选择性、灵敏性和可靠性，可是也不免发生继电保护装置拒动的情况，而当保护拒动时，故障存在时间会较长，有时会到好几分钟甚至几小时，这时变压器导线承受大的短路电流的时间大大增加，超过其热稳定性就会造成短路故障；最后，电力系统的安全稳定可靠运行要求继电保护需配备重合闸装置，如果故障为永久性故障，那么重合闸的过程就会对变压器产生二次冲击，短路刚发生时产生的过电流已经使变压器导线温度急剧升高，导线的扛弯性已经很差，二次冲击电流则很可能导致变压器发生短路事故。
某变电站10kV母线发生弧光短路，多台开关柜烧毁，过电流的持续时间长达4min，这种现象至今每年都有发生。据资料反映，54%短路事故的过电流持续时间大于0.25s，有的长达数秒甚至数分，22%是连续多次短路冲击，有的连续冲击8次。
2. 变压器短路表现形式
变压器短路对电网安全稳定运行带来很大的危害，因此研究变压器短路的表现形式有助于我们能够积极的研究应对措施，防止和减少变压器短路的发生。目前变压器短路的表现形式主要有：
外部短路时，由于重合闸等原因导致的多次的短路冲击，使得变压器导线线圈严重变形，并引发绝缘损坏甚至击穿。
外部短路时，频繁短时间间隔的短路冲击最终会导致变压器短路损坏。
由于继电保护装置拒动而导致的长时间的短路冲击导致的变压器短路损坏。
短路电流较大而导致的一次短路冲击损坏变压器。
3. 变压器短路常见损坏部位
变压器绕组引出线部分。由于轴向电流的存在，使得斜口螺旋绕组处产生横向力矩而使得绕组扭曲甚至变形，而螺旋绕组绕制过程中自身的恢复原状的应力作用更加剧了这一变形的情况，较易发生短路故障。
由于绕组绕制间隙过大或者过于松散，导致铁轭侧绕组发生变形。同时短路电流产生的很强的电磁场大多通过铁轭闭合，形成回路，其受到的电磁力也是导致铁轭发生短路变形的重要原因。
换位导线的爬坡较陡，相比普通导线来说，其在爬坡处产生的相反的切向力使得里侧绕组的换向直径减小，而外侧绕组换向直径增大，轴向电流的作用使得绕组承受附加力的作用，变形加剧。换位导线越粗，其爬坡的坡度越陡，受应力和附加力作用产生的变形越严重。
调压分接区域较易产生短路事故。该区域由于运行一段时间后，较厚的垫块自然收缩量较大，一方面加剧安匝不平衡现象，另一方面受短路力时跳动加剧；绕组套装后不能确保中心电抗高度对齐，致使安匝进一步加剧不平衡；该部位的线饼为力求安匝平衡或分接区间的应有绝缘距离，往往要增加较多的垫块，较厚的垫块致使力的传递延时，因而对线饼撞击也较大。
4. 短路故障的危害
电网短路故障产生的较大的短路电流会产生很大的磁场，同时变压器的漏磁场也较大，强大的电磁力使得变压器绕组承受很大的机械应力，较大的短路电流同时会在变压器绕组中发热，使得电能有很大一部分转化为热能，温度的升高会大大削弱绕组的机械强度和延伸性。变压器绕组在机械应力和热应力的作用下很容易发生扭曲变形，同时也会使绕组间、线匝和绕组间的绝缘老化严重，不仅对变压器产生很大的危害，也对电网的安全稳定运行产生很大的威胁。
二、变压器短路防治措施
1. 正确安装变压器
变压器在设计时须符合实际工况要求，安装时应严格按照变压器铭牌上的额定容量、额定电流、额定电压、额定阻抗以及绕线组别进行。安装的变压器应该具有出厂合格证，保证变压器是正规厂商生产的合格产品。应严格查看变压器的各结构有无质量问题，包括其型钢是否有锈蚀，螺栓的类型是否为镀锌螺栓，是否配备与其规格相符的平垫圈和弹簧垫。防锈漆和绝缘漆是否有合格证书。在施工安装完毕后，要验收其尺寸、结构是否符合设计要求，室内变压器要查看其屋顶是否有漏水，屋内地面是否平整干净等。
2. 完善变压器的保护配置
微机机电保护的使用使得变压器的短路事故大大减少，但是为了使得保护动作的速动性、灵敏性兼顾可靠性，还需在保护的配置上安装母线差动保护，失灵保护等。变压器自身的保护也同样重要，在变压器中压侧和低压侧需要配置限时速断保护，使得变压器出口故障时能够快速切除故障，使短路电流对变压器的冲击减小。在变压器的选择方面，应该选择抗短路能力较强的变压器，并且适当调整电网的主接线形式，使得故障时对变压器的冲击短路电流减小。减小变压器承受短路电流的措施还有在线路上加装限流电抗器。近年来由于开关容量不足而导致的变压器短路经常发生，因此在变压器中压侧和低压侧安装大容量开关非常有必要，与此同时，由于氧化锌避雷器较强的承受过电压能力也适用于变压器以及母线的保护中，爬距较大的防污瓷瓶较好的绝缘性能可以有效防止变压器出口短路。
3. 对变压器的短路动态特性进行分析
电网发生短路时，短路电流对变压器的冲击实际为变压器绕组的振动，因此，对变压器绕组振动特性进行研究是防止变压器短路的有效措施。短路电流产生的磁场会在变压器绕组中产生机械应力，该机械应力与电磁线绝缘、绕组绕制、频率等有关。绕组固有频率与机械应力频率相近时会发生谐振，这就会加剧绕组的振动。
由于变压器成本很高，变压器短路事故不仅会造成资金和资源的浪费，同时也不利于电力系统的供电安全可靠性。本文对变压器短路产生的原因及防治措施进行了详细研究，提出的建议对于变压器以及电网的安全稳定运行具有重要的工程实际意义。
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电路偶见隐患《变压器的相线 短路》·8·,···8,八·八,·8·8,··8
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电路偶见隐患《变压器的相线 短路》
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3秒自动关闭窗口变压器短路故障排查
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1 &故障现象 & & &
故障后现象为：变压器主保护动作、本体非电量保护动作，当故障非常严重时可大量喷油并起火燃烧。 & & &
通常分为外部故障和内部故障。外部短路故障类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地、变压器中低压桩头至其相应的开关柜间的母线或电缆相间、相地间发生弧光短路、对应的开关柜母线及其出线至变压器100M范围内的短路。
故障后现象为：套管、避雷器、互感器、过电压吸收器、开关、母线支柱绝缘子、架空线路绝缘子炸裂；电缆及电缆头起火；
母线间有小动物或导电异物桥接，母线或带电体上有放弧痕迹等。内部短路其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。&
2、危害辨识 &&
2.1、工艺设备危害辨识 & & &
故障造成电压波动或供电中断，使生产系统减量或停车，设备停运。特别是变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失，因此，尤应要引起足够的重视。&
2.2、人身危害辨识 &
2.2.1、变压器喷油、爆炸燃烧可能造成烧伤；&
2.2.2、瓷绝缘子炸裂时四处飞溅可能造成击伤； &
2.2.3、母线短路时产生的弧光可能造成肢体或眼睛灼伤；&
2.2.4、发生短路时引起周围发生火灾，造成烧伤或窒息；&
2.2.5、短路时产生的电动力引起物件掉落造成砸伤。&
3、故障分析及定位&
3.1、工作原理 &
3.1.1、短路电流引起绝缘过热故障原理 & &&
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。&
变压器的出口短路主要包括：三相短路、两相短路、变压器单相接地短路和两相接地短路等几种类型。对220kV三绕组变压器而言。
高压对中、低压的短路阻抗一般在10％一30％之间，中压对低压的短路阻抗一般在10％以下，因此变压器发生短路故障时，强大的短路电流致使变压器绝缘材料受热损坏。
3.1.2 &短路电动力引起绕组变形故障原理 & &&
变压器绕组在出口短路时，将承受很大的轴向和辐向电动力。轴向电动力使绕组向中间压缩，这种由电动力产生的机械应力，可能影响绕组匝间绝缘，对绕组的匝间绝缘造成损伤。
而辐向电动力使绕组向外扩张，可能失去稳定性，造成相间绝缘损坏。电动力过大，严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂。&
3.2 &故障分析及定位 &
3.2.1、分析继电保护装臵动作情况，判断故障的类型和大致故障区域
a、内部故障：差动保护动作、轻重瓦斯动作、压力释放阀动作或油流继电器动作；
b、出口故障：差动保护动作；&
c、近区故障：后备保护动作。 &
3.2.2、外观检查，根据继电保护动作情况，按大致故障分析现场察看定位：&
a、内部故障：变压器瓦斯内有气体，量较多且颜色不纯或变压器喷油。 &
b、出口故障：变压器桩头至相应进线柜间套管、避雷器、支柱绝缘子闪络或炸裂，电缆冒烟或起火； &
c、近区故障：进线柜后开关柜爆炸，套管、避雷器、支柱绝缘子、线路绝缘子闪络或炸裂，电缆冒烟或起火。&
3.3、解决思路 &
3.3.1、优化选型要求。选型应选用能顺利通过短路试验的变压器并合理确定变压器的容量，合理选择变压器的短路阻抗。&
3.3.2、优化运行条件。对变压器出线桩头要采取防护措施，要在变压器周围设臵护栏或护网；要提高电力线路的绝缘水平，特别是提高变压器出线一定距离的绝缘水平。
同时提高线路安全走廊和安全距离要求的标准，降低近区故障影响和危害，包括重视电缆的安装检修质量(因电缆头爆炸大多相当于母线短路)；对重要变电站的中、低压母线，考虑全封闭，以防小动物侵害；提高对开关质量的要求，防止发生拒分等。 &
3.3.3、优化运行方式。确定运行方式要核算短路电流，并限制短路电流的危害。如采取装备用电源自投装臵后开环运行，以减少短路时的电流和简化保护配臵；
对故障率高的非重要出线，可考虑退出重合闸保护；提高速切保护性能，压缩保护时间；220kV及以上电压等级的变压器尽量不直接带l0kV等级的电力负荷等。&
3.3.4、提高运行管理水平。首先要防止误操作造成的短路冲击；要加强变压器的适时监测和检修，及时发现变压器的变形强度，保证变压器的安全运行，其次要强化积淀保护的管理和校验，防止保护定值不当和保护拒动。
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