變壓器事故發(fā)生原因分析

變壓器事故時(shí)有發(fā)生，而且有增長(cháng)的趨勢。從變壓器事故情況分析來(lái)看，抗短路能力不夠已成為電力變壓器事故的首要原因，對電網(wǎng)造成很大危害，嚴重影響電網(wǎng)安全運行。
 
變壓器經(jīng)常會(huì )發(fā)生以下事故：外部多次短路沖擊，線(xiàn)圈變形逐漸嚴重，絕緣擊穿損壞；外部短時(shí)內頻繁受短路沖擊而損壞；長(cháng)時(shí)間短路沖擊而損壞；一次短路沖擊就損壞。變壓器短路損壞的主要形式有以下幾種：

1、軸向失穩。這種損壞主要是在輻向漏磁產(chǎn)生的軸向電磁力作用下，導致變壓器繞組軸向變形。 

2、線(xiàn)餅上下彎曲變形。這種損壞是由于兩個(gè)軸向墊塊間的導線(xiàn)在軸向電磁力作用下，因彎矩過(guò)大產(chǎn)生*性變形，通常兩餅間的變形是對稱(chēng)的。

3、繞組或線(xiàn)餅倒塌。這種損壞是由于導線(xiàn)在軸向力作用下，相互擠壓或撞擊，導致傾斜變形。如果導線(xiàn)原始稍有傾斜，則軸向力促使傾斜增加，嚴重時(shí)就倒塌；導線(xiàn)高寬比例大，就愈容易引起倒塌。端部漏磁場(chǎng)除軸向分量外，還存在輻向分量，二個(gè)方向的漏磁所產(chǎn)生的合成電磁力致使內繞組導線(xiàn)向內翻轉，外繞組向外翻轉。 

4、繞組升起將壓板撐開(kāi)。這種損壞往往是因為軸向力過(guò)大或存在其端部支撐件強度、剛度不夠或裝配有缺陷。 

5、輻向失穩。這種損壞主要是在軸向漏磁產(chǎn)生的輻向電磁力作用下，導致變壓器繞組輻向變形。 

6、外繞組導線(xiàn)伸長(cháng)導致絕緣破損。輻向電磁力企圖使外繞組直徑變大，當作用在導線(xiàn)的拉應力過(guò)大會(huì )產(chǎn)生*性變形。這種變形通常伴隨導線(xiàn)絕緣破損而造成匝間短路，嚴重時(shí)會(huì )引起線(xiàn)圈嵌進(jìn)、亂圈而倒塌，甚至斷裂。 

7、繞組端部翻轉變形。端部漏磁場(chǎng)除軸向分量外，還存在輻向分量，二個(gè)方向的漏磁所產(chǎn)生的合成電磁力致使繞組導線(xiàn)向內翻轉，外繞組向外翻轉。

8、內繞組導線(xiàn)彎曲或曲翹。輻向電磁力使內繞組直徑變小，彎曲是由兩個(gè)支撐(內撐條)間導線(xiàn)彎矩過(guò)大而產(chǎn)生*性變形的結果。如果鐵心綁扎足夠緊實(shí)及繞組輻向撐條有效支撐，并且輻向電動(dòng)力沿圓周方向均布的話(huà)，這種變形是對稱(chēng)的，整個(gè)繞組為多邊星形。然而，由于鐵芯受壓變形，撐條受支撐情況不相同，沿繞組圓周受力是不均勻的，實(shí)際上常常發(fā)生局部失穩形成曲翹變形。

9、引線(xiàn)固定失穩。這種損壞主要由于引線(xiàn)間的電磁力作用下，造成引線(xiàn)振動(dòng)，導致引線(xiàn)間短路。

變壓器短路故障原因分析：

因變壓器出口短路導致變壓器內部故障和事故的原因很多，也比較復雜，它與結構設計、原材料的質(zhì)量、工藝水平、運行工況等因數有關(guān)，但電磁線(xiàn)的選用是關(guān)鍵。從近幾年解剖變壓基于變壓器靜態(tài)理論設計而選用的電磁線(xiàn)，與實(shí)際運行時(shí)作用在電磁線(xiàn)上的應力差異較大。

(1)目前各廠(chǎng)家的計算程序中是建立在漏磁場(chǎng)的均勻分布、線(xiàn)匝直徑相同、等相位的力等理想化的模型基礎上而編制的，而事實(shí)上變壓器的漏磁場(chǎng)并非均勻分布，在鐵軛部分相對集中，該區域的電磁線(xiàn)所受到機械力也較大；換位導線(xiàn)在換位處由于爬坡會(huì )改變力的傳遞方向，而產(chǎn)生扭矩；由于墊塊彈性模量的因數，軸向墊塊不等距分布，會(huì )使交變漏磁場(chǎng)所產(chǎn)生的交變力延時(shí)共振，這也是為什么處在鐵心軛部、換位處、有調壓分接的對應部位的線(xiàn)餅首先變形的根本原因。 

(2)抗短路能力計算時(shí)沒(méi)有考慮溫度對電磁線(xiàn)的抗彎和抗拉強度的影響。按常溫下設計的抗短路能力不能反映實(shí)際運行情況，根據試驗結果，電磁線(xiàn)的溫度對其屈服極限?0.2影響很大，隨著(zhù)電磁線(xiàn)的溫度提高，其抗彎、抗拉強度及延伸率均下降，在250℃下抗彎抗拉強度要比在50℃時(shí)下降上，延伸率則下降40%以上。而實(shí)際運行的變壓器，在額定負荷下，繞組平均溫度可達105℃，熱點(diǎn)溫度可達118℃。一般變壓器運行時(shí)均有重合閘過(guò)程，因此如果短路點(diǎn)一時(shí)無(wú)法消失的話(huà)，將在非常短的時(shí)間內(0.8s)緊接著(zhù)承受第二次短路沖擊，但由于受*次短路電流沖擊后，繞組溫度急劇增高，根據GBl094的規定，允許250℃，這時(shí)繞組的抗短路能力己大幅度下降，這就是為什么變壓器重合閘后發(fā)生短路事故居多。 

(3)采用普通換位導線(xiàn)，抗機械強度較差，在承受短路機械力時(shí)易出現變形、散股、露銅現象。采用普通換位導線(xiàn)時(shí)，由于電流大，換位爬坡陡，該部位會(huì )產(chǎn)生較大的扭矩，同時(shí)處在繞組二端的線(xiàn)餅，由于幅向和軸向漏磁場(chǎng)的共同作用，也會(huì )產(chǎn)生較大的扭矩，致使扭曲變形。如楊高500kV變壓器的A相公共繞組共有71個(gè)換位，由于采用了較厚的普通換位導線(xiàn)，其中有66個(gè)換位有不同程度的變形。另外吳涇1l號主變，也是由于采用普通換位導線(xiàn)，在鐵心軛部部位的高壓繞組二端線(xiàn)餅均有不同翻轉露線(xiàn)的現象。 

(4)采用軟導線(xiàn)，也是造成變壓器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期對此認識不足，或繞線(xiàn)裝備及工藝上的困難，制造廠(chǎng)均不愿使用半硬導線(xiàn)或設計時(shí)根本無(wú)這方面的要求，從發(fā)生故障的變壓器來(lái)看均是軟導線(xiàn)。

(5)繞組繞制較松，換位處理不當，過(guò)于單薄，造成電磁線(xiàn)懸空。從事故損壞位置來(lái)看，變形多見(jiàn)換位處，尤其是換位導線(xiàn)的換位處。 

(6)繞組線(xiàn)匝或導線(xiàn)之間未固化處理，抗短路能力差。早期經(jīng)浸漆處理的繞組無(wú)一損壞。

(7)繞組的預緊力控制不當造成普通換位導線(xiàn)的導線(xiàn)相互錯位。

(8)套裝間隙過(guò)大，導致作用在電磁線(xiàn)上的支撐不夠，這給變壓器抗短路能力方面增加隱患.

(9)作用在各繞組或各檔預緊力不均勻，短路沖擊時(shí)造成線(xiàn)餅的跳動(dòng)，致使作用在電磁線(xiàn)上的彎應力過(guò)大而發(fā)生變形.

(10)外部短路事故頻繁，多次短路電流沖擊后電動(dòng)力的積累效應引起電磁線(xiàn)軟化或內部相對位移，導致絕緣擊穿。

變壓器短路損壞的常見(jiàn)部位
對應鐵軛下的部位：該部位發(fā)生變形原因有：(1)短路電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)是通過(guò)油和箱壁或鐵心閉合，由于鐵軛的磁阻相對較小，故大多通過(guò)油路和鐵軛間閉合，磁場(chǎng)相對集中，作用在線(xiàn)餅的電磁力也相對較大；(2)內繞組套裝間隙過(guò)大或鐵心綁扎不夠緊實(shí)，導致鐵心片二側收縮變形，致使鐵軛側繞組曲翹變形；(3)在結構上，軛部對應繞組部分的軸向壓緊是不可靠的，該部位的線(xiàn)餅往往難以達到應有的預緊力，因而該部位的線(xiàn)餅易變形。
 
調壓分接區域及對應其他繞組的部位：該區域由于：(1)安匝不平衡使漏磁分布不均衡，其幅向額外產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)在線(xiàn)圈中產(chǎn)生額外軸向外力，這些力的方向總是使產(chǎn)生這些力的不對稱(chēng)性增大。軸向外力和正常幅向漏磁所產(chǎn)生的軸向內力一樣，使線(xiàn)餅向豎直方向彎曲，并壓縮線(xiàn)餅件的墊塊，除此之外，這些力還部分地或全部地傳到鐵軛上，力求使其離開(kāi)心柱，出現線(xiàn)餅向繞組中部變形或翻轉現象。(2)該部位的線(xiàn)餅為力求安匝平衡或分接區間的應有絕緣距離，往往要增加較多的墊塊，較厚的墊塊致使力的傳遞延時(shí)，因而對線(xiàn)餅撞擊也較大；(3)繞組套裝后不能確保中心電抗高度對齊，致使安匝進(jìn)一步加劇不平衡；(4)運行一段時(shí)間后，較厚的墊塊自然收縮量較大，一方面加劇安匝不平衡現象，另一方面受短路力時(shí)跳動(dòng)加??；(5)在設計時(shí)間為力求安匝平衡，分接區的電磁線(xiàn)選用了較窄或較小截面的線(xiàn)規，抗短力能力低。
 
換位部位：這部位的變形常見(jiàn)于換位導線(xiàn)的換位和單螺旋的標準換位處。換位導線(xiàn)的換位，由于其換位的爬坡較普通導線(xiàn)的換位為陡，使線(xiàn)匝半徑不同的換位處產(chǎn)生相反的切向力，這對大小相等方向相反的切向力，致使內繞組的換位向直徑變小，方向變形，外繞組的換位力求線(xiàn)匝半徑相同，使換位拉直，內換位向中心變形，外換位向外變形，而且換位導線(xiàn)厚度越厚，爬坡越陡，變形越嚴重。另外，換位處還存在軸向短路電流分量，所產(chǎn)生的附加力，致使線(xiàn)餅變形加劇。單螺旋的標準換位，在空間上要占一匝的位置，造成該部位安匝不平衡，同時(shí)又具有換位導線(xiàn)換位變形特征，因此該部位的線(xiàn)餅更容易變形。
 
繞組的引出線(xiàn)：常見(jiàn)于斜口螺旋結構的繞組，該結構的繞組，由于二個(gè)螺旋口安匝不平衡，軸向力大，同時(shí)又有軸向電流存在，使引出線(xiàn)拐角部位產(chǎn)生一個(gè)橫向力而發(fā)生扭曲變形現象。另外螺旋繞組在繞制過(guò)程中，有剩余應力存在，會(huì )使繞組力求恢復原狀現象，故螺旋結構的繞組，受短路電流沖擊下更容易扭曲變形。
 
引線(xiàn)間：常見(jiàn)于低壓引線(xiàn)間，低壓引線(xiàn)由于電壓低流過(guò)電流大，相位120度，使引線(xiàn)相互吸引，如果引線(xiàn)固定不當的話(huà)，會(huì )發(fā)生相間短路。