电力变压器(本文简称变压器)是电力系统主要设备之一,它的安全可靠运行对整个系统安全稳定起到关键性作用。对变压器故障原因进行分析并提出预防措施,对保证其安全可靠稳定运行具有重要意义。
1 故障原因分析
1.1磁路方面的故障原因
穿芯螺杆绝缘损坏。夹紧铁芯柱和铁扼叠片的穿芯螺杆的绝缘件击穿,引起铁芯叠片局部短路,从而产生很大的局部涡流,该涡流会产生热量,有时会烧毁整台铁芯。
铁芯夹件绝缘损坏导致铁损增加。铁芯夹件及连接铁芯结构的螺栓由于电磁力的作用而引起的振动,将削弱铁芯绝缘和铁芯叠片之间的绝缘。同时,铁扼与铁扼夹件之间的绝缘也可能因此产生损坏,从而引起很大的循环涡流,也会增加变压器的铁损。
硅钢片边角毛刺造成局部短路。毛刺可使铁芯叠片产生局部短路,由此产生的涡流会使铁芯产生局部过热。
铁芯叠片间杂物造成局部过热。铁芯叠片夹杂金属物质或铁芯叠片产生微小的弯折,会引起强烈的局部涡流,从而使变压器铁芯产生局部过热。
铁芯叠片对接缝过大造成过热。变压器铁芯上铁扼采用对接结构,铁芯芯柱与铁扼之间的缝隙如果不正常,则可能会在对接缝隙处产生严重的涡流。强烈过热除了会导致损耗增大、空载电流增大外,还会造成与缝隙相邻的芯柱和铁扼烧坏。
另外,磁路方面造成故障的原因,还有空载合闸产生的电磁力会使绕组变形、外施电压提高导致铁损增大等。
1.2绕组方面的故障原因
电磁线曲率半径小,短路振动时会造成绝缘损坏。在绕组绕制时,绝缘纸包扁铜线或者绝缘纸包扁铝线的棱曲率半径较小,当变压器的绕组因短路、突然接人电网而遭到电磁力冲击和当变压器在负荷下发生振动时,导线的陡棱切断绝缘会导致相邻匝直接接触而发生短路。
出口短路造成匝间短路或错位。变压器遭受出口短路时,会造成变压器绕组的一匝或多匝之间短路放电,甚至造成导线错位变形。
绝缘纸绕制过松使导线匝间短路。矩形导线上包绕的绝缘纸如果达不到所要求的紧度,会产生绝缘纸在电磁线上隆起现象,这种变形有时会引起匝间短路,如果导线的棱曲率半径较小,这种现象将会更严重。
绕组干燥或浸渍不良会造成匝间短路。如果绕组干燥不彻底或真空注油不好,则绕组会因为绝缘中的气泡及水分而受潮,而这种现象在运行中迟早会导致绕组匝间短路。
螺旋绕组发生短路后极易损坏。当使用薄的带状导体在绝缘筒上立绕单螺旋或双螺旋绕组时,由于这种绕组的机械强度低,加上线匝的覆盖面位于绝缘筒表面的法线方向,当系统发生短路时,绕组极易损坏。
机械压力增加导致绕组绝缘强度降低。大多数绕组的机械强度随机械压力的增加而降低,当负荷发生迅速波动,绕组遭受电或磁的冲击时,绕组导线的膨胀和收缩将使匝间绝缘所承受的机械力交替地增大和减少,极易损坏绕组绝缘。
绕组油道过窄导致热击穿。多根并联连续式绕组,如果油道过窄,将会在绕组内侧产生过热点,使导线绝缘产生脆化,引起匝间短路,同时导线中将流过极大的涡流,在绕组中产生过热点,使绕组绝缘产生热击穿。
焊头不好导致接头处绝缘损坏。绕组内部导线的焊接质量不佳,当变压器承受大负荷时,绕组过热,导致绝缘油局部炭化,接头热量传导到绕组导线上,局部炭化导线绝缘,最终导致匝间短路。这样的接头迟早会造成绕组短路。
安匝不平衡短路后造成绕组变形。当圆式绕组带有分接头时,安匝不平衡是不可避免的。当变压器发生外部短路时,除了产生辐向力外,还产生作用于绕组上的轴向力,该轴向力引起端部线段变形。
另外在绕组方面造成故障的原因还有过载运行造成绕组绝缘热击穿等。
1.3绝缘方面的故障原因
密封不严潮气进入导致绝缘性能下降。变压器没有全密封或密封出现泄漏等,使潮气进入绝缘油中降低绝缘油的绝缘性能,从而引起绕组或引线对油箱或铁芯构件击穿。
绝缘材料搭配不合理。变压器中经常把介电常数不同的绝缘材料串联使用,如果其搭配不合理,将会因电晕放电或过热导致某种绝缘材料的损坏。
绝缘油中杂质形成导电“小桥”。变压器绝缘油里面的悬浮物粒子在有电位差的裸导线之间形成导电“小桥”,引起电气击穿。
过载运行导致绝缘油老化。变压器长时间的过载会引起绝缘油老化,油温过高加快油泥、水分和酸的形成。