變壓器故障分類及在線監(jiān)測概述

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章、變壓器故障分類及在線監(jiān)測概述1.1變壓器故障分類 大型變壓器的故障涉及面廣而復(fù)雜多樣，特別是在運行中發(fā)生的故障很難以某一判據(jù)診斷出故障的類型及性質(zhì)。運行變壓器常見故障的劃分方法通常有：按變壓器本體可分為內(nèi)部故障和外部故障，即把油箱內(nèi)發(fā)生的各相繞組間的相間短路、繞組的匝間短路、繞組或引線與箱體接地等稱為內(nèi)部故障，而油箱外部發(fā)生的套管閃絡(luò)、引出線間的相間短路等故障稱為外部故障；按變壓器結(jié)構(gòu)可分為繞組故障、鐵芯故障、油質(zhì)故障、附件故障；按回路可分為電路故障、磁路故障、油路故障；從故障發(fā)生的部位可分為絕緣故障、鐵芯故障、分接開關(guān)故障、套管故障等。實際上，變壓器的各種故

2、障都可能危及內(nèi)絕緣的安全，因此，各種外部叢內(nèi)部原因引發(fā)或直接造成的變壓器內(nèi)部故障，按性質(zhì)又可分為熱故障和放電故障。本章節(jié)對變壓器故障進(jìn)行了簡單的分類描述，便于更好的了解變壓器的故障并進(jìn)行防護(hù)。1.1.1變壓器過熱故障變壓器過熱故障是常見的多發(fā)性故障，他對變壓器的安全運行和使用壽命帶來嚴(yán)重威脅。變壓器運行時有空載損耗和負(fù)載損耗產(chǎn)生，這些損耗發(fā)自于變壓器繞組、鐵心和金屬結(jié)構(gòu)件中；損耗轉(zhuǎn)化為熱量后，一部分用來提高繞組、鐵心及結(jié)構(gòu)件本身的溫度，另一部分熱量向周圍介質(zhì)(如絕緣物，變壓器油等)散出，使發(fā)熱體周圍介質(zhì)的溫度逐漸升高，再通過油箱和冷卻裝置對環(huán)境空氣散熱。當(dāng)各部分的溫差達(dá)到能使產(chǎn)生的熱和散出的熱

3、平衡時，即達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，各部件的溫度不再變化；反之，在變壓器中任何一個部位，如果其發(fā)熱量大于預(yù)期值或散熱量小于預(yù)期值，不能達(dá)到發(fā)熱和散熱在規(guī)定的限值內(nèi)平衡，這就發(fā)生了過熱現(xiàn)象。由于過熱引起的事故、障礙和缺陷，統(tǒng)稱為過熱故障。過熱故障按發(fā)生部位可分為內(nèi)部過熱故障和外部過熱故障。內(nèi)部過熱故障包括繞組、鐵心，油箱、夾件、拉板、無載分接開關(guān)、連接螺栓及引線等部件；外部過熱故障包括套管、冷卻裝置、有載分接開關(guān)的驅(qū)動控制裝置以及其他外部組件，根據(jù)變壓器過熱故障性質(zhì)可分為以發(fā)熱異常為主的發(fā)熱異常型過熱故障和以散熱異常為主的散熱異常型過熱故障，而發(fā)熱異常型過熱故障又可分為電流(主要指環(huán)流和渦流)異常型過熱故

4、障和電阻異常型過熱故障。按過熱故障原因主要分類如下：1)設(shè)計和工藝制造缺陷(含材料質(zhì)量問題)；2)產(chǎn)品運輸和現(xiàn)場安裝不良；3)運行操作和維護(hù)不當(dāng)；4)運行環(huán)境和條件異常；5)其他原因(如絕緣、油的自然老化)。一、直環(huán)流或渦流在導(dǎo)體和金屬結(jié)構(gòu)件中引起的過熱1 鐵心過熱故障變壓器鐵心局部過熱是一種常見故障，通常是由于設(shè)計、制造工藝等質(zhì)量問題和其他外界因素引起的鐵心多點接地或短路而產(chǎn)生。變壓器正常運行時，充當(dāng)電極的各繞組、引線與油箱間將產(chǎn)生不均勻的電場，鐵心和夾件等金屬結(jié)構(gòu)件就處于該電場中，由于他們所處的位置不同，因此，所具有的懸浮電位也各不相同，當(dāng)兩點之間的懸浮電位達(dá)到能夠擊穿其間的絕緣時，便產(chǎn)生

5、火花放電。這種放電可使變壓器油分解，長此下去，會逐漸損壞變壓器固體絕緣，導(dǎo)致事故發(fā)生。2繞組過熱故障變壓器繞組過熱故障可分為發(fā)熱異常型過熱故障、散熱異常型過熱故障和異常運行過熱故障。3引線分流故障由于引線安裝工藝問題，使高壓套管的出線電纜與套管內(nèi)的銅管相碰，運行或檢修過程中，接觸部位受力摩擦，會導(dǎo)致引線絕緣層損傷或半迭繞白布帶脫落，引起裸銅引線直接與銅管內(nèi)壁及均壓球接觸，形成由銅管壁和引線組成的交鏈磁通的閉合回路，由此產(chǎn)生引線分流和環(huán)流，使電纜銅線燒斷、燒傷，使銅管熔成凹形坑等。4鐵心拉板過熱故障大型變壓器鐵心拉板，是為保證器身整體強(qiáng)度而普遍采用的重要部件，通常采用低磁鋼材料，由于他處于鐵心與

6、繞組之間的高漏磁場區(qū)域中，因此，易于產(chǎn)生渦流損耗過分集中，嚴(yán)重時會造成局部過熱，其影響因素涉及鐵心拉板材料、幾何結(jié)構(gòu)形式與尺寸、漏磁場源等。5渦流集中引起的油箱局部過熱對于大型變壓器或高阻抗變壓器，由于其漏磁場很強(qiáng)，若繞組平衡安匝設(shè)汁不合理或漏磁較大的油箱壁或夾件等結(jié)構(gòu)件不采取屏蔽措施或磁鋼板錯用成普通鋼板，使漏磁場感應(yīng)的渦流失控，引起油箱或夾件等的局部過熱。二、金屬部件之間接觸不良引起的過熱1 分接開關(guān)動靜觸頭接觸不良 （1）無勵磁分接開關(guān)的動觸頭片數(shù)少用了三分之一，由于接觸電流增加，分接開關(guān)在運行中燒損。（2）有載分接開關(guān)或無勵磁分接開關(guān)，由于操作機(jī)構(gòu)的缺陷、固定觸頭的支架變形或壓緊彈簧失

7、效，造成動觸頭和靜觸頭間的接觸不良，甚至接觸不上，使其觸頭表面腐蝕、氧化，或觸頭之間的接觸電阻增大，引起分接開關(guān)燒壞。（3）在有載調(diào)壓變壓器中，特別是跳崖頻繁、負(fù)荷電流較大的變壓器，會造成觸頭之間的機(jī)械磨損、電腐蝕和觸頭污染，電流的熱效應(yīng)會使彈簧刀彈性變?nèi)酰瑥亩箘?、靜觸頭之間的接觸壓力下降。2引線接頭連接不良(1)低壓繞組引出線與大電流套管的連接螺栓壓接接頭，由于壓緊程度不足，造成接觸電阻大，引起接線片及套管導(dǎo)流片燒損；(2)高壓繞組引出線的接線頭沒有與高壓套管的導(dǎo)電頭(將軍帽)擰緊，由于接觸電阻大，引起接線頭和導(dǎo)電頭燒焊在一起，或引線頭與引出線的焊劑融化，使引線脫落；(3)在銅鋁連接接頭間

8、加過渡接頭或過渡板，由于過渡元件本身的電阻大，引起過渡元件本身以及被連接的接觸面燒損；(4)分接引線與繞組的引線接頭焊接質(zhì)量不良，引起分接引線在焊接處燒斷。3處于漏磁場中的金屬結(jié)構(gòu)件之間的連接螺栓過熱現(xiàn)象(1)當(dāng)變壓器鐵心拉板和夾件均為低磁鋼板(20Mn23A1)時，由低壓引線漏磁場在鐵心拉板與夾件腹板之間的導(dǎo)磁鋼連接螺栓中，產(chǎn)生的環(huán)流或渦流的集膚效應(yīng)使接觸不緊實的螺栓邊緣(如螺紋、螺帽與腹板接觸面鄰近位置)出現(xiàn)局部燒黑、燒焦現(xiàn)象。(2)變壓器漏磁場在上，下節(jié)油箱連接螺栓中引起的過熱三、散熱或冷卻效果差引起的過熱散熱或冷卻效果差易產(chǎn)生散熱異常型過熱故障，就單位面積的熱負(fù)荷而言，雖然仍處在正常范

9、圍之內(nèi)，但由于散熱條件被改變或扦常，可引起局部過熱：1 繞組油道堵塞近年來，各制造廠為降低變壓器損耗，通常在繞組設(shè)汁制造中采用換位導(dǎo)線，當(dāng)扁線絞編和匝絕緣包扎不緊實或因振動引發(fā)繞組導(dǎo)體松動時，會使采用換位導(dǎo)線的油浸變壓器在運行一段時間后發(fā)生“漲包”，段間油道堵塞、油流不暢，匝絕緣得不到充分冷卻，使之嚴(yán)重老化，以至發(fā)黃、變脆，在長期電磁振動下，絕緣脫落，局部露銅，最終形成匝間(段間)短路，導(dǎo)致變壓器燒損事故。2冷卻裝置風(fēng)道堵塞及其他問題(1)長期運行的變壓器，由于冷卻裝置缺少維護(hù)和清理，使風(fēng)冷卻器散熱管的翅片間或散熱器風(fēng)道縫隙積滿灰塵、樹葉、昆蟲等雜物，引起風(fēng)道堵塞，風(fēng)扇氣流無法吹到散熱管上，散

10、熱效率降低將致使變壓器的溫度不斷升高。 (2)冷卻器的冷卻容量不足或誤操作將電源接反或起動風(fēng)扇設(shè)定值錯誤，造成頂層油溫度過高。 (3)由于水冷卻器銅管開裂或冷卻器法蘭密封不良，在油泵的抽力下易使變壓器上部呈負(fù)壓狀態(tài)，導(dǎo)致變壓器進(jìn)水，使器身受潮而引發(fā)故障。3漏硅膠使油循環(huán)不良由于凈油器過濾網(wǎng)不嚴(yán)密，出現(xiàn)較大縫隙，經(jīng)過長期運行使硅膠大量進(jìn)入油箱，阻擋了油的循環(huán)通路，使油循環(huán)不良，引起變壓器高溫過熱。四、異常運行或誘發(fā)因素引起的過熱當(dāng)變壓器的運行條件與設(shè)計時所依據(jù)的性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同時或由于某種不良原因使品性能改變時，可使變壓器產(chǎn)生障礙，嚴(yán)重時引起過熱或其他故障。1. 過負(fù)載運行由于變壓器的正常運行受

11、季節(jié)或周圍環(huán)境溫度和負(fù)載變動的影響，因此，為了合理地利用變壓器能力，單純考慮變壓器銘牌上的額定容量是不夠的，必須考慮變壓器的過負(fù)載能力。所謂變壓器的過負(fù)載能力，就是指在用電曲線和冷卻介質(zhì)條件所決定的運行條件下，能夠經(jīng)常維持本身的自然壽命而使變壓器正常運行的最大負(fù)載。即使變壓器在設(shè)計時考慮和計算了變壓器的過負(fù)載能力，但由于操作或運行維護(hù)不當(dāng)或電網(wǎng)發(fā)生其他意外情況等，也會出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定過負(fù)載能力的嚴(yán)重過負(fù)載情況，例如，并聯(lián)運行變壓器中的一臺斷電或采用短時急救負(fù)荷運行方式寸的事故過負(fù)載，此時可在變壓器中產(chǎn)生高溫，造成繞組絕緣加速老化，嚴(yán)重時會誘發(fā)匝間短路，使繞組燒毀。2. 不具備運行條件而并聯(lián)運行

12、并聯(lián)運行的變壓器，如果不具備如下三個運行條件：1)繞組聯(lián)結(jié)組標(biāo)號相同；2)額定電壓和電壓比相等：3)阻抗電壓()相同；則并聯(lián)運行的變壓器中，至少有一臺會產(chǎn)生過熱并可能損壞，因為，對于上述前兩個運行條件，若不能滿足，會在各并聯(lián)變壓器之間產(chǎn)：氣：循環(huán)電流，嚴(yán)重時負(fù)載電流可達(dá)額定電流的幾倍至幾十倍；對于第三個運行條件，由于負(fù)載分配與變壓器額定阻抗電壓()成反比，所以，該條件不滿足時阻抗電壓小的變壓器會首先滿載或過載。3. 其他原因當(dāng)由于某種原因，例如，變壓器直流偏磁產(chǎn)生的鐵心過飽和問題、在夜間負(fù)荷低谷或節(jié)假日由于電壓升高產(chǎn)生的變壓器過勵磁問題等，使變壓器的運行條件(如頻率、電壓等)發(fā)生變化時，導(dǎo)致變

13、壓器鐵心磁通密度增大和損耗增加，可引起鐵心過熱。4. 其他故障的影響變壓器故障可以分為過熱故障、絕緣系統(tǒng)放電或擊穿故障和短路故障三大類，實際上變壓器發(fā)生故障時，按其發(fā)生原因及現(xiàn)象有時很難準(zhǔn)確地確定故障屬于上述哪一類：因為，這些故障在很大程度上相互影響和彼此關(guān)聯(lián)，例如，高溫過熱可引起絕緣油和絕緣紙的老化，加速油泥和水分等的形成，引起絕緣放電或擊穿故障；同樣，由各種原因產(chǎn)生的絕緣系統(tǒng)放電或擊穿故障和由于操作或金屬異物等原因造成的三相短路、低壓裸銅排相間短路和單相裸銅引線對地短路等短路故障可引起或誘發(fā)變壓器過熱故障。1.1.2 變壓器絕緣事故絕緣系統(tǒng)是變壓器，尤其是超高壓電力變壓器的重要組成部分之一

14、，變壓器的各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)無一不與絕緣系統(tǒng)的性能相關(guān)聯(lián)，因此，絕緣系統(tǒng)在很大程度上決定了變壓器運行的可靠性能與經(jīng)濟(jì)性能。在變壓器運行過程中，絕緣問題是主要問題。由絕緣問題引起的變壓器事故的嚴(yán)重性表現(xiàn)在，變壓器一旦出現(xiàn)絕緣事故，修復(fù)困難且修復(fù)周期長，造成的損失巨大。一、工作電壓下的絕緣事故工作電壓下的絕緣事故是指變壓器在1F常運行過程中，由于受到水分、雜質(zhì)及其他因素的影響，局部場強(qiáng)發(fā)生畸變，因而使絕緣處于非正常狀態(tài)下，最終導(dǎo)致絕緣事故或故障的發(fā)生。事故影響因素較多，歸納為以下四種情況：1)懸浮導(dǎo)體；2)金屬異物：3)雜質(zhì)；4)絕緣受潮。1、 懸浮導(dǎo)體在變壓器運行過程中，金屬緊固件或屏蔽件在一般情

15、況下應(yīng)該與導(dǎo)體或地電位體接觸良好，變壓器內(nèi)部應(yīng)無處于懸浮狀態(tài)的金屬出現(xiàn)。但由于變壓器運行時的器身振動，可能使某些金屬件松動或脫落，導(dǎo)致原有的接觸狀態(tài)被打破，成為懸浮導(dǎo)體，在強(qiáng)交變電場作用下，處于懸浮狀態(tài)的金屬件上產(chǎn)生懸浮電位，該懸浮電位足以產(chǎn)生油隙擊穿的作用場強(qiáng)，引起局部放電和在油中產(chǎn)生乙炔及其他可燃性氣體。在大容量變壓器中，為了降低各種結(jié)構(gòu)件的雜散損耗，通常在油箱壁及結(jié)構(gòu)件上安裝由電工鋼帶組成的屏蔽材料，這種磁屏蔽是通過接地螺栓接地的，如果接地不良或脫落?就會造成磁屏蔽懸浮放電，如果處理不及時，可能會引發(fā)事故，2、金屬異物金屬異物對絕緣的危害包括兩點：局部放電和絕緣擊穿。金屆異物如果處于高場

16、強(qiáng)區(qū)，造成此區(qū)域的電場畸變，在此區(qū)域內(nèi)會產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，進(jìn)而有可能引發(fā)事故或故障。3、雜質(zhì)變壓器內(nèi)部的雜質(zhì)包括水分、氣體和固體雜質(zhì)等。固體雜質(zhì)也可以稱為異物，分為導(dǎo)電性雜質(zhì)、導(dǎo)磁性雜質(zhì)與非導(dǎo)電性雜質(zhì)兩種：導(dǎo)磁性雜質(zhì)主要指鐵粉(末)，導(dǎo)電性雜質(zhì)包括銅粉(末)、鋁粉(末)、炭粉(末)等；非導(dǎo)電性雜質(zhì)包括絕緣紙屑、纖維、漆皮及凈化油用的硅膠等。上述雜質(zhì)可能是變壓器制造、檢修過程中殘留形成的，也可能是變壓器運行過程中由于材料的磨損、老化等形成的。導(dǎo)磁性雜質(zhì)在磁場的作用下會沿磁力線方向排列，容易引起鐵心多點接地故障的發(fā)生。導(dǎo)電性雜質(zhì)如果處于高電場的區(qū)域，沿電力線排列，造成所處位置的電場發(fā)生畸變或處于不

17、同電位的導(dǎo)體短路，易造成故障或引發(fā)事故：。非導(dǎo)電性雜質(zhì)對變壓器絕緣的影響可以用“小橋理論”的含義來解釋。水分與纖維材料都是強(qiáng)極性物質(zhì)，相對介電常數(shù)較高(分別為8l和6-7)，極易沿電場方向排列成雜質(zhì)“小橋”，使小橋附近區(qū)域的變壓器油發(fā)生電離，產(chǎn)生氣泡，引發(fā)局部放電現(xiàn)象的發(fā)生或造成油絕緣間隙距離減小或擊穿，從而引發(fā)事故或故障。4、絕緣受潮水是變壓器絕緣系統(tǒng)的大敵，電力運行部門在歷次制訂的變樣器防事故措施中都規(guī)定要防止水分及空氣進(jìn)入變壓器，以盡量控制絕緣系統(tǒng)中的含水量，油紙絕緣系統(tǒng)吸潮會使絕緣材料降解老化、介質(zhì)損耗增加、絕緣電阻降低、局放起始電壓也隨之下降，最終導(dǎo)致變壓器的運行壽命受到嚴(yán)重影響。二

18、、過電壓下的絕緣事故過電壓下的絕緣事故是指運行中的變壓器遭受過電壓的作用時，作用場強(qiáng)超過其耐受場強(qiáng)，導(dǎo)致絕緣擊穿。變壓器所遭受的過電壓包括暫時過電壓、雷電過電壓、操作過電壓和快速瞬變過電壓。1、 暫時過電壓暫時過電壓主要包括工頻電壓升高和諧振過電壓兩種。諧振過電壓是由電感電容效應(yīng)、鐵磁諧振引起的過電壓，其持續(xù)時間比操作過電壓長得多，此過電壓能夠損壞小容量的電感元件設(shè)備(如電磁式電壓互感器)，電力系統(tǒng)出現(xiàn)的互感器爆炸事故多是由此引起的。工頻電壓升高是指由空載線路的電容效應(yīng)、不對稱接地故障及發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷等引起的工頻過電壓，頻率為工頻或接近工頻。工頻電壓升高(過勵磁)對變壓器絕緣的損壞主要表現(xiàn)在靠近

19、鐵心的繞組局部過熱，導(dǎo)致匝絕緣損傷或擊穿。2、 雷電過電壓變壓器在運行過程中不可避免要遭受雷電過電壓(外部過電壓)的作用，由于變壓器是受避雷器保護(hù)的，當(dāng)有直擊雷或感應(yīng)雷作用在輸電線路上時，避雷器動作，作用到變壓器線端的雷電過哇電壓是避雷器動作后，雷電流在避雷器閥片上產(chǎn)生的殘壓。該殘壓值大大超過變壓器的額定工頻耐壓值。這就是變壓器所遭受的雷電過電壓的作用。3、 操作過電壓變壓器除受到大氣過電壓及工頻電壓的作用外，還會受到操作過電壓的作用。操作過電壓主要是由于電力系統(tǒng)各種操作(如開斷空載線路、切換空載變壓器、切負(fù)荷等)或出現(xiàn)故障(單相接地、電弧接地、鐵磁諧振等)時，電磁能量在系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生振蕩，造成

20、線路在一段時間內(nèi)遭受超過長期工作電壓幾倍的電壓的作用，尤其是在切換空載線路和空載變壓器時，過電壓的倍數(shù)最高，故習(xí)慣上用操作過電壓來代替內(nèi)部過電壓。4、陡波前過電壓(VFTO)隨著GIS在超高壓輸變電系統(tǒng)中越來越廣泛的應(yīng)用，陡波前過電壓(VFTO)影響也越來越突出。由于GIS具有出線方式占地少，安全可靠的優(yōu)點，因此現(xiàn)代電網(wǎng)中的變壓器采用“GIS'出線方式；但是在GIS隔離開關(guān)在操作過程中，由于隔離開關(guān)兩端電位不同，可能發(fā)生觸頭間隙地起弧與滅弧，在線路上發(fā)生行波的折、反射，這些行波通過GIS和與之相連接的設(shè)備(如變壓器)傳播，在每次阻抗突變時，各入射波部分被反射，部分被折射，通常反射和折射

21、波會受到畸變，各種行波的疊加就形成了陡波前過電壓波形，此波形包括多個頻率段，各個頻率段的電壓幅值不同，此電壓波形傳到變壓器中，可能造成絕緣事故。1.1.3變壓器短路故障眾所周知，變壓器在整個運行壽命期間，難以避免地要發(fā)生短路，而短路事故則是引起變壓器損壞的主要原因之一，嚴(yán)重地影響著電力系統(tǒng)的可靠運行。在變壓器短路電磁力作用下，繞組損壞或引線位移是變壓器短路故障最可能的結(jié)果。變壓器繞組在短路電磁力作用下的損壞模式主要有以下幾種形式。1、 繞組變形導(dǎo)致匝絕緣破裂而引起匝間短路在短路電磁力作用下繞組變形導(dǎo)致匝絕緣破裂而引起匝間短路，從而產(chǎn)生更為嚴(yán)重的短路事故，這是直徑較小的小型配電變壓器受輻向拉伸電

22、磁力作用的繞組在短路事故中損壞的主要形式。2、 繞組變形導(dǎo)致主絕緣強(qiáng)度降低而造成主絕緣擊穿繞組變形導(dǎo)致主絕緣強(qiáng)度降低，從而造成主絕緣的擊穿事故，這是受輻向拉伸短路力作用的中型以上電力變壓器繞組的主要損壞模式。在繞組短路電磁力作用下，當(dāng)導(dǎo)線中的拉伸應(yīng)力超過導(dǎo)體材料的名譽屈服極限時，導(dǎo)線的殘余(永久)變形將可能導(dǎo)致緊靠繞組內(nèi)部的第一個縱向油隙增大，繞組的相間距離和繞組對油箱壁之間的絕緣距離減小，從而導(dǎo)致變壓器的主絕緣強(qiáng)度降低。在此情況下，當(dāng)某種形式的過電壓發(fā)生時，有可能引起變壓器繞組擊穿3繞組的輻向失穩(wěn)所謂繞組的輻向失穩(wěn)是指，在繞組圓周方向的某些撐條間隔內(nèi)整個線餅的所有導(dǎo)線都向里塌陷，而在相近的撐

23、條間隔內(nèi)整個線餅的所有導(dǎo)線都向外凸出。這種梅花狀的局部變形不僅在某一線餅的整個圓周上是不對稱的，而且在整個繞組的高度方向上也不一定是所有線餅都產(chǎn)生這種變形損壞。當(dāng)受輻向短路電磁力作用的繞組因線餅輻向失穩(wěn)而損壞時，雖然其主、縱絕緣皆會受到影響，但首先遭到損壞的將可能是導(dǎo)線的匝絕緣。這將會進(jìn)一步導(dǎo)致繞組的匝間短路而產(chǎn)生嚴(yán)重的繞組局部燒損。4、繞組的軸向失穩(wěn)繞組的軸向失穩(wěn)是指在變壓器短路過程中繞組某些線餅導(dǎo)線傾斜倒塌的現(xiàn)象，它是受短路軸向電動力和短路輻向電動力共同作用的繞組損壞的主要形式。為了提高變壓器繞組抗短路軸向電動力作用的能力，般在變壓器器身裝配完成后，要對繞組施加一定的軸向預(yù)斥緊力；若繞組的

24、軸向預(yù)壓緊力小于短路過程中作用在繞組線餅上的軸向電動力，則在周期變化的短路鈾向電動力作用下，繞組某些部占的線餅與線餅之間、線餅與墊塊之間會由于線餅的鈾向振動而出現(xiàn)“空隙”，這些“空隙”的出現(xiàn)，除了造成導(dǎo)線匝絕緣摩擦破裂形成匝間短路故障以外，在輻向短路力的共同作用卜，還必然導(dǎo)致輻向墊塊的松動移位和線餅導(dǎo)線的傾斜倒塌。如果由于繞組繞制的工藝不良，繞組線餅的某些導(dǎo)線在繞制過程中就產(chǎn)生了微小傾斜或足繞組的軸向預(yù)比緊力過大而導(dǎo)致了線餅?zāi)承?dǎo)線的微小傾斜，或是導(dǎo)線的軸向高度尺寸比輻向厚度尺寸大得太多，這些因素部增加廠在變壓器短路過程中線餅導(dǎo)線傾斜倒塌的可能性。4、 三相變壓器繞組的整體位移與傾斜變壓器繞組

25、的整體位移與傾斜發(fā)生在三相對稱短路故障的情況下。當(dāng)三相變壓器發(fā)生三相對稱短路故障時，在相鄰的不同相間(A相與B相或B相與C相)將產(chǎn)生相間力。盡管相間漏磁場比較小，作用力也小，而且作用在兩個繞組上的力由上到下均勻分布，使得繞組相互吸引或排斥。但如繞組壓裝不好，也可能造成相間位移，使得繞組之間的距離變大或變小。如果繞組上下兩端的支撐條件不一致，也可能使得繞組發(fā)生傾斜。1.1.4變壓器組件故障在變壓器組件中，分接開關(guān)和套管的故障率最高。兩者相比之下，分接開關(guān)的故障率又要高于套管的故障率。分接開關(guān)是帶傳動裝置的有載調(diào)壓或無勵磁調(diào)壓變壓器的凋壓部件。有載調(diào)壓分接開關(guān)要在高電壓和大電流下頻繁動作。分接開關(guān)

26、的故障主要分兩大類：機(jī)械故障和電氣故障。機(jī)械故障包括自然磨損、異常磨損、運轉(zhuǎn)失效、機(jī)械疲勞損壞或經(jīng)受外力作用所導(dǎo)致的部件損壞。電氣故障包括由短路電流引起的電弧熔蝕或由于觸頭接觸不良引起的異常發(fā)熱、燃弧放電以及雷擊或異常過電壓所造成絕緣油性能劣化乃至絕緣擊穿。機(jī)械和電氣故障的最終結(jié)果均可導(dǎo)致分接開關(guān)失靈其至燒毀。按照分接開關(guān)的故障部位來說，由于有載調(diào)壓分接開關(guān)電動機(jī)構(gòu)部件較多，所以其故障形式以電動機(jī)構(gòu)部件故障最為常見。按照故障原因來說，分設(shè)計和工藝制造兩方面。套管的故障則主要體現(xiàn)在套管本身生產(chǎn)質(zhì)量差，套管與變壓器配合不好等方面。一、分接開關(guān)故障1、分接開關(guān)連動故障連動現(xiàn)象是指在接到一個調(diào)壓指令后

27、，開關(guān)不能停止在要求的分接位置上，而是繼續(xù)轉(zhuǎn)動幾個分接。具體表現(xiàn)是，順序開關(guān)斷開時間較短，在交流接觸器斷電后還未來得及返回時，順頃序開關(guān)就再次接通，從而使電動機(jī)連續(xù)運轉(zhuǎn)。開關(guān)連動的后果可能造成對變壓器的過勵磁或使母線電壓達(dá)不到要求而使供電質(zhì)量下降：這種情況對變壓器運行是非常有害的。2分接開關(guān)拒動故障分接開關(guān)拒動的表現(xiàn)方式是在調(diào)壓時，手搖操作正常，而就地電動操作拒動。分接開關(guān)拒動的后果會使選擇器和過渡電阻燒毀或變形，主傳動軸斷裂，對變壓器的威脅很大。切換開關(guān)的拒動，還會造成選擇開關(guān)帶負(fù)載選擇電壓抽頭，當(dāng)選擇開關(guān)動觸頭離開定觸頭時，會產(chǎn)生電弧，進(jìn)而燒毀觸頭。3與拒動現(xiàn)象相似的一種故障這種故障主要是

28、切換開關(guān)切換時間延長或不切換。具體特征是：當(dāng)切換開關(guān)的動觸頭停在中間位置寸，過渡電阻會長時間通過工作電流及分接級電壓產(chǎn)生循環(huán)電流。由于切換開關(guān)不到位，很可能引起開關(guān)防爆膜破裂噴油，若開關(guān)絕緣筒炸裂，還會使變壓器油中產(chǎn)生大量氣體，造成十分嚴(yán)重的后果。4分接開關(guān)超過極限位置這種故障的表現(xiàn)特征是：當(dāng)電動操作越過一分鐘時限后，選擇開關(guān)和切換開關(guān)繼續(xù)進(jìn)行選擇和切換。在越過時限后，過渡電阻承受著多級分接電壓。5選擇開關(guān)的動靜觸頭接觸不良具體特征是：動觸頭變換后不能自動調(diào)整至最佳位置，形成動觸頭與靜觸頭單點接觸-動靜觸頭接觸不良會產(chǎn)生局部過熱-嚴(yán)重時會使觸頭熔化變形：由于分接開關(guān)切換開關(guān)誤分離，會導(dǎo)致動靜觸

29、頭接觸不良，觸頭間放電，將有載分接開關(guān)燒毀。6滲漏油故障由于開關(guān)油室存在滲漏，會導(dǎo)致變壓器本體內(nèi)絕緣油中氫氣、乙炔和總烴含量超標(biāo)。開關(guān)油室的油與變壓器本體的油互相滲漏后，會使分接開關(guān)儲油柜的油位異常升高或降低-分接開關(guān)滲漏油的隱患很大，經(jīng)過滲漏，油量積累到一定程度時，油便會從小儲油柜密封膠圈處溢出，造成不良后果。7分接開關(guān)的局部放電分接開關(guān)的低溫?zé)狳c和局部放電均是需要特別關(guān)注的問題，因為分接開關(guān)出現(xiàn)局部放電故障。會直接形成局部過熱。在放電較為嚴(yán)重的情況下，會造成變壓器絕緣擊穿，甚至燒毀分接開關(guān)經(jīng)受雷電過電壓或操作過電壓及巨大的外力作用也會使分接開關(guān)出現(xiàn)局部放電，造成分接開關(guān)或調(diào)壓繞組的燒毀。8

30、分接開關(guān)位置顯示器故障分接開關(guān)位置顯示器的故障主要表現(xiàn)為以下幾種：(1)不顯示。顯示器不顯示的原因主要是電源未接通、電纜未接好、二級管開路、熔斷絲不通、穩(wěn)壓管短路。相應(yīng)措施分別是接好電源，重新更換二極管、穩(wěn)壓管或熔絲。(2)數(shù)碼管不亮。數(shù)碼管不亮的原因是管子失效。相應(yīng)措施是應(yīng)當(dāng)更換新管。(3)顯示字跡不清。顯示字跡不清的原因是二極管短路。相應(yīng)措施是更換新管。(4)顯示器顯示暗淡。顯示器顯示暗淡的原因是電壓太低或者數(shù)碼管老化。相應(yīng)措施是提高電壓或更換數(shù)碼管。(5)顯示的分接位置與實際位置不對應(yīng)、顯示的分接位置和實際位置不對應(yīng)的原因可能是電動機(jī)構(gòu)中的傳送器盤松動。二、套管故障套管故障的主要危害是：

31、不儀套管自身遭受破壞，而且還會波及周圍部件及整臺變壓器套管的故障及其起因主要涉及以下幾個方面：I套管質(zhì)量差主要體現(xiàn)在套管的制造工藝和材質(zhì)不好兩方面：例如，套管清潔度差，套管小瓷套斷線、膠墊開裂、套管導(dǎo)桿內(nèi)有焊渣，套管缺油等。上述質(zhì)量缺陷不僅可引起套管電弧放電而爆炸，還可引起正常運作中瓦斯、差動保護(hù)動作，開關(guān)跳閘和套管絕緣擊穿!除此之外，套管端部密封不嚴(yán)，則會使絕緣受潮：在套管絕緣老化的情況下，局部電容層會發(fā)(L占穿，進(jìn)而引起瓷套擊穿，發(fā)牛爆炸；2套管介質(zhì)損耗和局部放電量超標(biāo)套管介質(zhì)損耗和局部放電量超標(biāo)，是引起套管事故的另一原因。例如，某電廠220kV級主變壓器，由于套管介質(zhì)損耗不合格，導(dǎo)致22

32、0kV側(cè)A相套管、中性點套管同時爆炸。在噴油起火重瓦斯動作后，跳開開關(guān)。最終后果是A相套管、中性點套管、調(diào)壓控制箱及圍屏均被燒損，套管下部絕緣成型件遭到破壞，均壓球變形。穿墻式套管介質(zhì)損耗增大的原因是穿墻套管內(nèi)部缺油，套管電容心子絕緣暴露在油面之上，造成絕緣受潮。此外，由于靜電環(huán)與電容心子接觸不良，可導(dǎo)致靜電環(huán)電場畸變，在達(dá)到一定的嚴(yán)重程度后，會導(dǎo)致套管產(chǎn)生局部放電。3，套管的絕緣水平與變壓器絕緣不配合由于高壓套管尾部與變壓器內(nèi)部的絕緣屏蔽系統(tǒng)密切相關(guān)，所以要加強(qiáng)油紙?zhí)坠芘c變壓器的絕緣配合，以及套管的試驗方法和標(biāo)準(zhǔn)與變壓器試驗方法和標(biāo)準(zhǔn)的配合。三、 其他組件故障1、 冷卻器故障冷卻器故障分強(qiáng)油

33、風(fēng)冷卻器故障和強(qiáng)油水冷卻故障兩種。強(qiáng)油風(fēng)冷卻器的故障主要是軸承精度低、壽命短，電氣控制元件質(zhì)量不過關(guān)，油泵密封存在缺陷，致使有滲漏出現(xiàn)。強(qiáng)油水冷卻器的故障和缺陷主要是通水銅管的材質(zhì)不良而導(dǎo)致銅管破裂后，冷卻水流進(jìn)變壓器中，由于冷卻器的水在泄漏過程中沒有報警信號，何時流進(jìn)變壓器無法知道：當(dāng)冷卻水與變壓器油相混合后，又會形成變壓器事故的另一隱患。2、 儲油柜、油泵、閥門等組件的故障根據(jù)歷年來變壓器事故統(tǒng)計資料可以看出：變壓器組件除了分接開關(guān)、套管以外，冷卻器和其他組件所出現(xiàn)的事故或故障的比例很小。儲油柜、油泵、閥門等組件的問題主要是滲漏。與滲漏有關(guān)聯(lián)的故障是變壓器受潮，受潮往往是難于直觀發(fā)現(xiàn)的。它

34、始終是變壓器故障的嚴(yán)重隱患。1.2、變壓器在線監(jiān)測概述1.2.1 在線監(jiān)測的經(jīng)濟(jì)意義 電力變壓器是輸電和配電網(wǎng)絡(luò)中最重要的設(shè)備。電力變壓器的工作效率代表電力部門的財政收益。傳統(tǒng)拋售變壓器狀態(tài)信息的方法是外觀檢查、理化、高壓電氣試驗和繼電保護(hù)。這些傳統(tǒng)方法屬于常規(guī)的試驗和檢測，僅僅能夠提供變壓器故障和事故后的滯后信息，即在事故過后才能獲得狀態(tài)信息。與現(xiàn)代化狀態(tài)維護(hù)發(fā)展趨勢不相適應(yīng)，雖然檢測方法種類很多，卻不能滿足對變壓器進(jìn)行實時狀態(tài)監(jiān)測的需要。繼電保護(hù)裝置的作用也是如此。 隨著變壓器現(xiàn)代維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了狀態(tài)監(jiān)測。它打破了以往收集變壓器信息的局限性。目前電力系統(tǒng)通過采用對變壓器的在線監(jiān)測，可

35、以即時連續(xù)記錄各種影響變壓器壽命的相關(guān)數(shù)據(jù)，對這些斷氣的自動化處理可及早發(fā)生故障隱患，實現(xiàn)基本的狀態(tài)維護(hù)。 現(xiàn)代科技進(jìn)步使微電子技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)高壓設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測成為現(xiàn)實。國內(nèi)外應(yīng)用的各種在線監(jiān)測裝置和方法相繼投稿到電網(wǎng)和變電站，從而積累了許多在線監(jiān)測的經(jīng)驗，促使在線監(jiān)測技術(shù)上不斷完善和成熟。開拓了高壓裝置狀態(tài)維護(hù)的新局面。 變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)越之外是以微處理技術(shù)為核心，具有標(biāo)準(zhǔn)程序軟件，可將傳感器、數(shù)據(jù)收集硬件、通信系統(tǒng)和分析功能組裝成一體，彌補(bǔ)了室內(nèi)常規(guī)檢測方法和裝置的不足。變壓器綜合在線監(jiān)測技術(shù)通過及時捕捉早期故障的先兆信息，不僅防止了故障向嚴(yán)重程度的發(fā)展

36、，還能夠?qū)⒐收显斐傻膰?yán)重后果降到最低限度。變壓器在線監(jiān)測服務(wù)器與電力部門連接，使各連接部門都可隨時獲取變壓器狀態(tài)信息，這種方式不僅降低了變壓器維護(hù)成本，還降低了意外停電率。連接到監(jiān)測服務(wù)器的用戶數(shù)量不限，通過防火墻可進(jìn)入成套變電站。因此，變壓器在線監(jiān)測提高了運行可靠性，延緩了維護(hù)費用的投稿，延長了檢修周期和變壓器壽命。1.2.2 變壓器在線監(jiān)測的條件和特點變壓器在線監(jiān)測的先決條件是與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。利用 IT技術(shù)通過標(biāo)準(zhǔn)化軟件或瀏覽器獲得變壓器狀態(tài)信息。通過系統(tǒng)分析、計算測到的數(shù)據(jù)，并結(jié)合專家系統(tǒng)做綜合智能診斷。在線監(jiān)測的技術(shù)優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它自身具有自檢功能和專家系統(tǒng)結(jié)合后具有綜合判斷故障的能力

37、。 由于在線監(jiān)測的最終目的是延長高壓設(shè)備的壽命，提高電力部門的供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，所以在線監(jiān)測裝置的造價不能太高。根據(jù)國內(nèi)電力部門的統(tǒng)計分析，如果將變壓器事故率定在 0.51%，那么，在線監(jiān)測的費用則不應(yīng)超過這一范圍。 變壓器在線監(jiān)測的主要特點是通過連續(xù)監(jiān)測變壓器一段時間參數(shù)的變化趨勢來判定變壓器運行狀況。在線監(jiān)測可以捕捉到非瞬間故障的先兆信息。它的最突出特點是可以在運行中實時監(jiān)測。這是在線監(jiān)測最大的技術(shù)優(yōu)勢。盡管根據(jù)在線監(jiān)測捕捉到的動態(tài)信息對變壓器內(nèi)部的突發(fā)性故障進(jìn)行預(yù)測存在很大的局限性，但它卻是現(xiàn)代化狀態(tài)維護(hù)的必須手段。它對于制定、布署下一步的檢修計劃和方案具有十分重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。 1

38、.2.3 變壓器在線監(jiān)測的原理 雖然變壓器在線監(jiān)測的內(nèi)容和目標(biāo)不同，但在線監(jiān)測的基本原理是相同的。它通過安裝在變壓器上的各種高性能傳感器，連續(xù)的獲取變壓器的動態(tài)信息。在線監(jiān)測原則上不允許出現(xiàn)誤碼率報警報漏接。在線監(jiān)測裝置通過智能軟件系統(tǒng)和軟件規(guī)則程序?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)測。 在線監(jiān)測的判定系統(tǒng)并非根據(jù)所測量的參數(shù)絕對值，而是根據(jù)測量參數(shù)隨時間的變化趨勢來進(jìn)行判定。它的工作程序是通過與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，在很高的自動化條件下，收集、存貯并現(xiàn)場處理所測到的數(shù)據(jù)，做出趨勢預(yù)測。在線監(jiān)測的基本程序是：數(shù)據(jù)收集、存貯-狀態(tài)分析-故障分類-根據(jù)智能專家系統(tǒng)的經(jīng)驗判定故障位置-提高出維護(hù)方案。 狀態(tài)分析一般以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析

39、為基礎(chǔ)。它是一種理想的模式分類器。1.2.4 變壓器在線監(jiān)測的范圍 目前，國內(nèi)外變壓器在線監(jiān)測的范圍很廣，主要包括： 1）利用光纖傳感器進(jìn)行熱點監(jiān)測； 2）監(jiān)測油中可燃?xì)怏w總量，可分析、 、 7 種特征氣體含量； 3）在線監(jiān)測局部放電，包括電氣局部放電、聲音局部放電、超高頻局部放電、靜態(tài)局部放電；4）在線監(jiān)測套管的功率因數(shù)和電容； 5）在線監(jiān)測冷卻裝置的功能（例如，風(fēng)扇、油泵的轉(zhuǎn)換狀態(tài)等）； 6）在線監(jiān)測油中濕度、溫度、酸度； 7）在線監(jiān)測負(fù)載電流； 8）在線監(jiān)測絕緣紙的濕度和遷移情況； 9）在線監(jiān)測繞組頂部和底部油溫； 10）在線監(jiān)測介電和電力系統(tǒng)的缺陷； 11）在線監(jiān)測結(jié)構(gòu)件的夾緊力； 12）在線監(jiān)測 OLTC 的性能和缺陷，包括 OLTC 聲音傳播情況， OLTC 分接變換過程中的振動，在線監(jiān)測 OLTC 電機(jī)驅(qū)動性能； 13）在線監(jiān)測鐵心接地故障和繞組缺