变压器运行中短路损坏的原因分析

1、变压器运行中短路破坏的原因解析依照近几年的变压器因出口短路而发生破坏的情况，变压器在短障时，其破坏主要有以下几种特色及产生的原因。1.1轴向失稳这种破坏主若是在辐向漏磁产生的轴向电磁力作用下，致使变压器绕组轴向变形，该类事故占整个破坏事故的32.9。路故1.1.1线饼上下波折变形这种破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，平时两饼间的变形是对称的。绕组或线饼倒塌这种破坏是由于导线在轴向力作用下，相互挤压或撞击，致使倾斜变形。若是导线原始稍有倾斜，则轴向力促使倾斜增加，严重时就倒塌；导线高宽比率大，就愈简单引起倒塌。端部漏磁场除轴向重量外，还存在辐向重量，二个

2、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。绕组升起将压板撑开这种破坏常常是由于轴向力过大或存在其端部支撑件强度、刚度不够或装置出弊端。1.2辐向失稳这种破坏主若是在轴向漏磁产生的辐向电磁力作用下，致使变压器绕组辐向变形，占整个破坏事故的21.2%。外绕组导线伸长致使绝缘破坏辐向电磁力企图使外绕组直径变大，看作用在导线的拉应力过大会产生永久性变形。这种变形平时陪同导线绝缘破坏而造成匝间短路，严重时会引起线圈嵌进、乱圈而倒塌，甚至断裂。1.2.2绕组端部翻转变形端部漏磁场除轴向重量外，还存在辐向重量，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。1

3、.2.3内绕组导线波折或曲翘辐向电磁力使内绕组直径变小，波折是由两个支撑(内撑条)间导线弯矩过大而产生永久性变形的结果。若是铁心绑扎足够紧实及绕组辐向撑条有效支撑，而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。可是，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平均的，实质上常常发生局部失稳形成曲翘变形。1.3引线固定失稳这种破坏主要由于引线间的电磁力作用下，造成引线振动，致使引线间短路，这种事故较少见。2变压器短路破坏的常有部位依照近几年的变压器因出口短路而发生破坏的情况，变压器在短路故障时，其绕组破坏部位主要有以下几种。2.1对应铁轭下的部位该部位发生

4、变形原因有：(1)短路电流所产生的磁场是经过油和箱壁或断念闭合，由于铁轭的磁阻相对较小，故大多经过油路和铁轭间闭合，磁场相对集中，作用在线饼的电磁力也相对较大；(2)内绕组套装缝隙过大或断念绑扎不够紧实，致使断念片二侧缩短变形，致使铁轭侧绕组曲翘变形；(1)在结构上，轭部对应绕组部分的轴向压紧是最不能靠的，该部位的线饼常常难以达到应有的预紧力，所以该部位的线饼最易变形。2.2调压分接地域及对应其他绕组的部位该地域由于：(1)安匝不平衡使漏磁分布不平衡，其幅向额外产生的漏磁场在线圈中产生额外轴向外力，这些力的方向总是使产生这些力的不对称性增大。轴向外力和正常幅向漏磁所产生的轴向内力相同，使线饼向

5、竖直方向波折，并压缩线饼件的垫块，除此之外，这些力还部分地或全部地传到铁轭上，力求使其走快乐柱，出现线饼向绕组中部变形或翻转现象；(2)该部位的线饼为力求安匝平衡或分接区间的应有绝缘距离，往要增加很多的垫块，较厚的垫块致使力的传达延时，所以对线饼撞往击也较大；(1)绕组套装后不能够保证中心电抗高度对齐，致使安匝进一步加剧不平衡；(2)运行一段时间后，较厚的垫块自然缩短量较大，一方面加剧安匝不平衡现象，另一方面受短路力时跳动加剧；(3)在设计时间为力求安匝平衡，分接区的电磁线采用了较窄或较小截面的线规，抗短力能力低。2.3换位部位这部位的变形常有于换位导线的换位和单螺旋的标准换位处。换位导线的换

6、位，由于其换位的爬坡较一般导线的换位为陡，使线匝半径不相同的换位处产生相反的切向力，这对大小相等方向相反的切向力，致使内绕组的换位向直径变小，方向变形，外绕组的换位力求线匝半径相同，使换位拉直，内换位向中心变形，外换位向外变形，而且换位导线厚度越厚，爬坡越陡，变形越严重。别的，换位处还存在轴向短路电流重量，所产生的附加力，致使线饼变形加剧。单螺旋的标准换位，在空间上要占一匝的地址，造成该部位安匝不平衡，同时又拥有换位导线换位变形特色，所以该部位的线饼更容易变形。2.4绕组的引出线常有于斜口螺旋结构的绕组，该结构的绕组，由于二个螺旋口安匝不平衡，轴向力大，同时又有轴向电流存在，使引出线拐角部位产

7、生一个横向力而发生扭曲变形现象。别的螺旋绕组在绕制过程中，有节余应力存在，会使绕组力求恢复原状现象，故螺旋结构的绕组，受短路电流冲击下更简单扭曲变形。2.5引线间常有于低压引线间，低压引线由于电压低流过电流大，相位度，使引线相互吸引，若是引线固定不当的话，会发生相间短120路。3变压器短路故障原因解析因变压器出口短路致使变压器内部故障和事故的原因很多，也比较复杂，它与结构设计、原资料的质量、工艺水平、运行工况等因数有关，但电磁线的采用是要点。从近几年解剖变压器，对其事故进行解析来看，与电磁线有关的大体有以下几个原因。3.1基于变压器静态理论设计而采用的电磁线，与实质运行时作用在电磁线上的应力差

8、异较大。3.2目前各厂家的计算程序中是建立在漏磁场的平均分布、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其实不是平均分布，在铁轭部分相对集中，该地域的电磁线所碰到机械力也较大；换位导线在换位处由于爬坡会改变力的传达方向，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，这也是为哪处在断念轭部、换位处、有调压分接的对应部位的线饼第一变形的根根源因。3.3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够反映实质运行情况，依照试验结果，电磁线的温度对其信服极限?0.2影响很大，随着

9、电磁线的温度提高，其抗弯、抗拉强度及延伸率均下降，在230C下抗弯抗拉强度要比在30C时下降10%以上，延伸率则下降20%以上。而实质运行的变压器，在额定负荷下，绕组平均温度可达103C，最热点温度可达118C。一般变压器运行时均有重合闸过程，所以若是短路点一时无法消失的话，将在特别短的时间内(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，依照GBI092的规定，最高赞同230C，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。3.4采用一般换位导线，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。采用一般换位导

10、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300kV变压器的A相公共绕组共有71个换位，由于采用了较厚的一般换位导线，其中有44个换位有不相同程度的变形。别的吴泾1l号主变，也是由于采用一般换位导线，在断念轭部部位的高压绕组二端线饼均有不相同翻转露线的现象。3.5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。3.6绕组绕制较松，换位或纠位爬坡处办理

11、不当，过于单薄，造磁线悬空。从事故破坏地址来看，变形常有换位处，特别是换位成电导线的换位处。3.7绕组线匝或导线之间未固化办理，抗短路能力差。早期经浸漆处理的绕组无一破坏。3.8绕组的预紧力控制不当造成一般换位导线的导线相互错位。3.9套装缝隙过大，致使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。3.10作用在各绕组或各档预紧力不平均，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。3.11外面短路事故频频，多次短路电流冲击后电动力的积累效应引起电磁线消融或内部相对位移，最后致使绝缘击穿。4建议4.1订货(1)对设备选型时，应充分考虑现有产品结构情况，取消冗

12、余功能，选择可靠结构，在充分考虑电网的短路容量与产品的动牢固性能此后，再确定产品参数，依照电网实质需要合理的配置分接开关，对性能参数的要求应和目前制造水平及材质情况相适应。(2)优先采用经短路型式试验合格的产品设计，并对产品进行抽检短路耐受试验，以保证产品的同一性。(1)采用全自冷变压器。由于全自冷变压器相对其他冷却方式的变压器度低，用铜量大，变压器重量重，拥有较强抗短路能力。4.2产品设计针对前述造成短路故障的原因和问题，电气设计和结构设计各方面应采用改进措施。要充分考虑工艺和材质的分别性，在要点的部位应留有足够的裕度，当先进性与产品的可靠性有矛盾时，第一考虑保证可靠性。设计时应按高温条件(

13、230C130C)进行抗短路能力的设计，并对特别部位(如换位、螺旋口)要进行抗短路能力校核计算。若内线圈必然要带分接，应优先采用独立调压绕组结构。同时要禁止使用一般换位导线，而尽量采用半硬以上的自粘性换位导线和组合导线；13kV及以下绕组的内支撑硬筒采用低介损无局放的环氧玻璃丝绝缘筒；轴向压紧最好采用弹簧压钉。4.3制造工艺方面针对前述的工艺弊端和欠缺，提高工艺水平，加强工艺执行纪律，保证产品制造过程获取有效控制。4.4资料方面尽量采用半硬以上的自粘性换位导线和组合导线。采用高密度与油道等距的整体垫块。13kV及以下的内绕组应优先采用环氧玻璃丝筒作绕组内支撑绝缘筒。4.5安装为保证变压器安装质量，可采用实行卖方负责的安装方式，卖方必定对整个安装工作质量负责。现场吊芯检查时要进行器身预紧力校核，保证变压器器身处于紧固状态。4.6运行管理基于目前运行变压器抗外面短路强度较差的情况，对于系统短路跳闸后的自动重合或强行投运，应看到其不利的因素，否则有时会加巨变压器的破坏程度，甚至失去重新修复的可能。运行部门可依照短路故障可否能瞬时自动除掉的概率，对近区架空线（如2km以内）或电缆线路取消使用自动重合闸，或合适延伸合闸间隔