变压器绕组变形原因及危害

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

变压器绕组变形原因及危害
1．  什么是绕组变形？
电力行业标准DL/T911-2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》对绕组变形的定义是：电力变压器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征。变压器在遭受短路电流冲击或运输过程中遭受冲撞时，均有可能发生绕组变形现象，它将直接影响变压器的安全运行。
2．  绕组变形的原因
造成绕组变形的主要原因有：
2.1短路故障电流冲击
 
电力变压器在运行过程中，不可避免地要遭受各种短路电流的冲击，特别是变压器出口或近区短路故障，巨大的短路冲击电流将使变压器绕组受到很大的电动力（是正常运行时的数十倍至数百倍），并使绕组急剧发热。在较高的温度下，导线的机械强度变小，电动力更容易使绕组破坏或变形。
短路故障电流冲击是变压器绕最主要外因。
众所周知，电力变压器线圈是以绝缘垫块隔开的铜或铝线段所构成的。这种系统的动特性在发生突发短路时是变化的。因为绝缘热的弹性与其压紧程度有关，即与作用力有关。电动力本身也不是恒定不变的，而是按照复杂的规律变化。虽然对短路时作用在变压器线圈上的电动力的研究始于四十年代，但是由于动态过程分析的复杂性，到目前为止尚不能用理论计算结果正确反映出变压器随突发短路电流冲击的能力。
 a)扩张径向力                         b)压缩径向力
理论分析表明，作用在变压器上的电动力可分为轴向（纵向）和径向（横向）力两种。径向力的作用方向取决于线圈相互位置及其电流的方向，对双线圈变压器而方，径向力拉伸外部线圈，奔窜内部线圈，为了提高内部线圈对径向力的刚度。通常是将线圈绕制在由绝缘筒支撑的条上。此时，该线圈不但要随到压缩力作用，还会同时受到撑条所产生的弯曲力作用，如果所受到的合应力超过线圈刚度的屈服点，必将导致线圈发生永久变形，出现经常见到的梅花状或鼓包状绕组变形现象。
变压器线圈遭受到的轴向力可使线段和线匝在竖直方向弯曲，压缩线段间的垫展示会，并部分地传递到铁轭，力求使其离开心柱。通常，最大的弯曲力产生在位于线圈端部的线段中，而最大的压缩力则出现在位于线圈高度中心的垫块上。当线圈不等高时（主要由于高压分接头所致）或磁势颁布不均匀时，轴向力较之径向力更能引起变压器事故。
由此可见，当变压器在运行过程中遭受突发性短路故障电流冲击时，每个线圈都将宏观世界到强大的径向力和轴向力的共同作用。变压器绕组寝故障的表现形式大多表现为内绕组出现变形（尤其是对自耦变压器），发知鼓包、扭曲、移位等不可恢复的变形现象，其发展的典型形式是绝缘破坏，随后出现饼间击穿、匝间短路、主绝缘放电或完全击穿。
2.2在运输、安装或者吊罩过程中，可能会受到意外的冲撞、颠簸和振动等，导致绕组变形。
2.3保护系统有死区，动作失灵
保护系统存在死区或动作失灵都会导致变压器承受稳定短路电流作用的时间长，也是也是造成变压器绕组变形故障的原因之一。粗略统计结果，在遭受外部短路时，因不能及时跳闸而发生损坏的变压器约占短路损坏事故的30%。
2.4绕组承受短路能力下降
当变压器绕组出现短路时，会因其承受不了短路电流冲击力而发生变形。近几年来，对全国110KV的电力变压器事帮统计分析表明，因绕组承受短路能力不够已成为电力变压器事故的首要内部原因，严重影响电力变压器的安全、可靠运行。
3、绕组变形的危害
绕组变形是电力变压器安全运行的一大隐患。多台变压器的实际试验经验表明，绕组变形后，绝缘试验和油的试验都难于发现，表现为潜伏性故障。
按照第12届国际大电网会议委员会的评估，变压器绕组的许多绝缘故障均是由于绝缘的最初机械损伤造成的。变压器在遭受短路故障电流冲击，绕组发生局部变形后，即使没有立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患，例如：
a)             
绝缘距离发生改变，固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生，当遇到雷电过电压作用时有可能发生匝间、饼间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用而发生绝缘击穿事故。
b)              绕组机械性能下降，当再次遭受短路事故时，将承受不住巨大的电动力作用而发生损坏。
既然变压器绕组变形不可避免，怎样检测变压器绕组是否发生了变形？变形的程度如何能否继续运行？如果有严重变形，变形的位置？怎样处理？
因此，积极开展变压器绕组变形诊断工作，及时发现那些有绕组变形的变压器，并有计划地进行员罩检查和检修，不但可节省大量的人力、物力、对防止变压器事故的发生也有及其重要的作用。
目前，世界各国都在积极开展变压器绕组变形诊断工作，有些国家甚至把该项簇在变压器预防性试验项目的首要位置。
国家电力公司在国电发[2000]589号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中，已明确把绕组变形试验列入变压器出厂、交接和发生短路事故后的必试项目。相关部分条款摘录如下：
（1）       第15.2.5条：对110KV及以上电压等级变压器在出厂和投产前应做低电压短路阻抗或用频响法测试绕组变形，以留原始记录；
（2）       第15.6条：变压器在遭受近区突发短路后，应做低电压短路阻抗或用频响法测试绕组变形，并与原始记录比较，判断变压器无故障后，方可投运。
（3）      
第20.2.9条：订购变压器时，应要求厂家提供变压器绕组频率响应特性曲线、做过突发短路试验变压器的试验报告和抗议短路能力动态计算报告；安装调试应增做频率响应特性试验；运行中发生变压器出口短路故障后应进行频率响应试验，绕组变形情况的测试结果，作为变压器能否继续运行的判据之一。
2004年12月14日，国家发改委发布了电力行业标准DL/T911-2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》，该标准适用于6KV及以上电压等级电力变压器及其他特殊用途的变压器。