变压器短路事故的分析与思考
变压器在遭受突发短路时,最容易发生变形的是低压绕组和平衡绕组,然后是高中压绕组、铁芯和夹件。因此,变压器短路事故后的检查部位成了大家值得关注的问题。大家知道,变压器在遭受突发短路时,高低压侧都将受很大的短路电流,在断路器来不及断开的很短时间内,短路电流产生与电流平方成正比的电动力将作用于变压器的绕组。由于绕组为圆形,圆形物体受压力比受张力更容易变形,因此,低压绕组更易变形。在突发短路时产生的轴向力使绕组压缩和使高低压绕组发生轴向位移,轴向力也作用于铁芯和夹件。现就有关检修问题跟大家做一个探讨。
一、搜集测量数据,做好绕组的检修
由于变压器短路时,在电动力作用下,绕组同时受到压、拉、弯曲等多种力的作用,其造成的故障隐蔽性较强,也是不容易检查和修复的,所以短路故障后应重点检查绕组情况。
1、变压器直流电阻的测量
根据变压器直流电阻的测量值来检查绕组的直流电阻不平衡率及与以往测量值相比较,能有效地考察变压器绕组受损情况。例如,某台变压器短路事故后低压侧C向直流电阻增加了约10%,由此判断绕组可能有新股情况,最后将绕组吊出检查,发现C相绕组断1股。
2、变压器绕组电容量的测量。
绕组的电容由绕组匝间、层间及饼间电容和绕组发电容构成。此电容和绕组与铁芯及地的间隙、绕组与铁芯的间隙、绕组匝间、层间及饼间间隙有关。当绕组变形时,一般呈“S”形的弯曲,这就导致绕组对铁芯的间隙距离变小,绕组对地的电容量将变大,而且间隙越小,电容量变化越大,因此绕组的电容量可以间接地反映绕组的变形程度。
3、铁芯与夹件的检查。
变压器的铁芯应具有足够的机械强度。铁芯的机械强度是靠铁芯上的所有夹紧件的强度及其连接件来保证的。当绕组产生电动力时,绕组的轴向力将被夹件的反作用力抵消,如果夹件、拉板的强度小于轴向力时,夹件、拉板和绕组将受到损坏。因此,应仔细检查铁芯、夹件、拉板及其连接件的状况。
(1)检查铁芯上铁轭芯片是否有上下窜动情况。
(2)应测量穿芯螺杆与铁芯的绝缘电阻,检查穿芯螺杆外套是否受损;检查拉板、拉板连接件是否损坏。
(3)因为在变压器短路时,压板与夹件之间可能发生位移,使压板与压钉上铁轭的接地连接片拉断或过电流烧损,所以对于绕组压板,除了检查压钉、压板的受损外,还应检查绕组与压钉及上铁轭的接地连接是否可靠。
4、变压器油及气体的分析。
变压器遭受短路冲击后,在气体继电器内可能会积聚大量气体,因此在变压器事故后可以取气体继电器内的气体和对变压器内部的油进行化验分析,即可判断事故的性质。
二、分析短路原因,及时排除短路故障
1、更换绝缘件时应保证绝缘件的性能。
处理时对所更换的绝缘件应测试其性能,且符合要求方可使用。特别对引线支架木块的绝缘应引起重视。木块在安装前应置于80℃左右的热变压器油中浸渍一段时间,以保证木块的绝缘。
2、变压器绝缘测试应在变压器注油静止24小时后进行。
由于某些受潮的绝缘件在热油浸泡较长时间后,水分会扩散到绝缘的表面,如果注油后就试验往往绝缘缺陷检查不出来。例如一台31.5mva的110kv变压器低压侧在处理时更换了kv铜排的一块支架木块,变压器注油后试验一切正常,10kv低压侧对铁芯、夹件及地绝缘电阻减小为约1mΩ。后经吊罩检查,发现10kv铜排的支架木块绝缘非常低。因此绝缘测试应在变压器注油静止24小时后进行较为可靠。
3、铁芯回装应注意其尖角。
在回装上铁轭时,应注意铁芯芯片的尖角,并及时测量油道间绝缘,特别是要注意油道处的芯片尖角,要防止芯片搭接造成铁芯多点接地。例如一台120mva的220kv变压器,在低压侧更换绕组回装上铁轭时,由于在回装时没有注意芯片尖角,又没有及时测量油道间绝缘,安装完毕后测量油道间绝缘为0,最后花费了较长时间才找到是由于铁芯芯片尖角短接了油道。
4、更换抗短路能力较强的绕组材料,改进结构。
变压器绕组的机械强度主要是由下面两个方面决定的:一是由绕组自身结构的因素决定的绕组机械强度;二是绕组内径侧的支撑及绕组轴向压紧结构和拉板、夹件等制作工艺所决定的机械强度。当前,大多数变压器厂家采用半硬铜线或自粘性换位导线来提高绕组的自身抗短路能力,采用质量更好的硬纸板筒或增加撑条的数量来提高绕组受径向力的能力,并采用拉板或弹簧压钉等提高绕组受轴向力的能力。作为电力变压器的技术部门,在签订变压器销售合同前的技术论证时和变压器绕组更换时,应对绕组的抗短路能力进行充分考察,并予以足够重视。
5、变压器的干燥。
由于变压器受短路冲击后一般需要较长时间进行检修,为防止变压器受潮,可以采取两种措施:
一是在每天收工前将变压器扣罩,使用真空泵对变压器进行抽真空,以抽去变压器器身表面的游离水,第二天开工时,使用干燥的氮气或干燥空气解除真空,一般变压器在检修后热油循环24小时即可直接投入运行;
二是每天收工后,对变压器采取防雨措施,在工作全部完工后,对变压器采用热油喷淋法进行干燥,这种方法一般需要7-10天的时间。
此外,在变压器发生短路故障后,除了按照常规项目对变压器进行试验外,应重点结合变压器油、气体继电器内气体、绕组直流电阻、绕组电容量、绕组变形测量的试验结果判断分析故障的性质,并检查绕组的变形、铁芯及夹件的位移与松动情况,然后确定对变压器的处理方案及应采取的预防措施,确保检修设备能健康运行。