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低频变压器短路故障表现形式及原因分析

2020-04-07

关于变压器当中,有高频变压器和低频变压器,今天我们要说的是低频变压器,低频变压器用来传播信号电压和信号功率,还可实现电路之间的阻抗匹配,对直流电具有隔离作用。

 

低频变压器在电厂有着很重要的作用, 然而, 由于其结构、工艺以及运行维护等多方面的原因, 变压器故障在电厂频繁发生, 大大影响了电厂的正常生产。低频变压器短路是比较常见的问题,接下来通意达小编为大家介绍低频变压器短路损坏的主要形式、短路故障原因等知识,一起来看看吧!

 

 

低频变压器短路损坏的主要形式

 

1、轴向失稳。这种损坏主要是在辐向漏磁产生的轴向电磁力作用下,导致变压器绕组轴向变形。

 

2、线饼上下弯曲变形。这种损坏是由于两个轴向垫块间的导线在轴向电磁力作用下,因弯矩过大产生永久性变形,通常两饼间的变形是对称的。

 

3、绕组或线饼倒塌。这种损坏是由于导线在轴向力作用下,相互挤压或撞击,导致倾斜变形。如果导线原始稍有倾斜,则轴向力促使倾斜增加,严重时就倒塌;导线高宽比例大,就愈容易引起倒塌。端部漏磁场除轴向分量外,还存在辐向分量,二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使内绕组导线向内翻转,外绕组向外翻转。

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4、绕组升起将压板撑开。这种损坏往往是因为轴向力过大或存在其端部支撑件强度、刚度不够或装配有缺陷。

 

5、辐向失稳。这种损坏主要是在轴向漏磁产生的辐向电磁力作用下,导致变压器绕组辐向变形。

 

6、外绕组导线伸长导致绝缘破损。辐向电磁力企图使外绕组直径变大,当作用在导线的拉应力过大会产生永久性变形。这种变形通常伴随导线绝缘破损而造成匝间短路,严重时会引起线圈嵌进、乱圈而倒塌,甚至断裂。

 

7、绕组端部翻转变形。端部漏磁场除轴向分量外,还存在辐向分量,二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使绕组导线向内翻转,外绕组向外翻转。

 

8、内绕组导线弯曲或曲翘。辐向电磁力使内绕组直径变小,弯曲是由两个支撑(内撑条)间导线弯矩过大而产生永久性变形的结果。如果铁心绑扎足够紧实及绕组辐向撑条有效支撑,并且辐向电动力沿圆周方向均布的话,这种变形是对称的,整个绕组为多边星形。然而,由于铁芯受压变形,撑条受支撑情况不相同,沿绕组圆周受力是不均匀的,实际上常常发生局部失稳形成曲翘变形。

 

9、引线固定失稳。这种损坏主要由于引线间的电磁力作用下,造成引线振动,导致引线间短路。

 

 

低频变压器短路故障原因

 

因变压器出口短路导致变压器故障和事故的原因很多,也比较复杂,它与结构设计、原材料的质量、工艺水平、运行工况等因数有关,但电磁线的选用是关键。从近几年解剖变压基于变压器静态理论设计而选用的电磁线,与实际运行时作用在电磁线上的应力差异较大。

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1)目前各厂家的计算程序中是建立在漏磁场的均匀分布、线匝直径相同、等相位的力等理想化的模型基础上而编制的,而事实上变压器的漏磁场并非均匀分布,在铁轭部分相对集中,该区域的电磁线所受到机械力也较大;换位导线在换位处由于爬坡会改变力的传递方向,而产生扭矩;由于垫块弹性模量的因数,轴向垫块不等距分布,会使交变漏磁场所产生的交变力延时共振,这也是为什么处在铁心轭部、换位处、有调压分接的对应部位的线饼首先变形的根本原因。

 

2)抗短路能力计算时没有考虑温度对电磁线的抗弯和抗拉强度的影响。按常温下设计的抗短路能力不能反映实际运行情况,根据试验结果,电磁线的温度对其屈服极限?0.2影响很大,随着电磁线的温度提高,其抗弯、抗拉强度及延伸率均下降,在250℃下抗弯抗拉强度要比在50℃时下降上,延伸率则下降40%以上。而实际运行的变压器,在额定负荷下,绕组平均温度可达105℃,最热点温度可达118℃。一般变压器运行时均有重合闸过程,因此如果短路点一时无法消失的话,将在非常短的时间内(0.8s)紧接着承受第二次短路冲击,但由于受第一次短路电流冲击后,绕组温度急剧增高,根据GBl094的规定,最高允许250℃,这时绕组的抗短路能力己大幅度下降,这就是为什么变压器重合闸后发生短路事故居多。

 

 

3)采用普通换位导线,抗机械强度较差,在承受短路机械力时易出现变形、散股、露铜现象。采用普通换位导线时,由于电流大,换位爬坡陡,该部位会产生较大的扭矩,同时处在绕组二端的线饼,由于幅向和轴向漏磁场的共同作用,也会产生较大的扭矩,致使扭曲变形。如杨高500kV变压器的A相公共绕组共有71个换位,由于采用了较厚的普通换位导线,其中有66个换位有不同程度的变形。另外吴泾1l号主变,也是由于采用普通换位导线,在铁心轭部部位的高压绕组二端线饼均有不同翻转露线的现象。

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4)采用软导线,也是造成变压器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期对此认识不足,或绕线装备及工艺上的困难,制造厂均不愿使用半硬导线或设计时根本无这方面的要求,从发生故障的变压器来看均是软导线。

 

5)绕组绕制较松,换位处理不当,过于单薄,造成电磁线悬空。从事故损坏位置来看,变形多见换位处,尤其是换位导线的换位处。

 

6)绕组线匝或导线之间未固化处理,抗短路能力差。早期经浸漆处理的绕组无一损坏。

 

7)绕组的预紧力控制不当造成普通换位导线的导线相互错位。

 

8)套装间隙过大,导致作用在电磁线上的支撑不够,这给变压器抗短路能力方面增加隐患。

 

9)作用在各绕组或各档预紧力不均匀,短路冲击时造成线饼的跳动,致使作用在电磁线上的弯应力过大而发生变形。

 

10)外部短路事故频繁,多次短路电流冲击后电动力的积累效应引起电磁线软化或内部相对位移,最终导致绝缘击穿。