牵引变电所常见故障判断及处理方案 电气自动化专业毕业设计 毕业论文

1、牵引变电所常见故障判断及处理方案 电气自动化专业毕业设计 毕业论文 黑龙江交通职业技术学院毕业设计论文题目牵引变电所常见故障判断及处理方案指导教师雷飞专 业 电气自动化 班 级 0636班 姓 名 张大庆 2011年 06 月 1 日目 录引 言- 1 -一 牵引变电所基本概念- 1 - 一 牵引变电所概述- 2 - 二 牵引变电所主要电气元件- 3 - 三 牵引变电所供变电系统- 5 - 四 牵引变电所- 5 -二 互感器的常见故障与分析- 11 - 一 互感器的作用- 11 - 二 互感器分类- 11 - 三 电流互感器常见故障分析处理- 12 - 四 电压互感器常见故障分析处理- 12

2、- 五 电压互感器故障案例分析 - 12 -三 断路器常见故障分析- 19 - 一 断路器工作原理- 19 - 二 短路器的分类- 20 - 三 真空断路器的故障分析及设备管理- 20 - 四 断路器跳闸拒动的原因及防止措施- 24 -四 牵引变电所运行与检修重要规程与规则- 24 -总结- 31 -致谢- 32 -参考文献- 33 -摘 要 电力牵引的专用变电所牵引变电所把区域电力系统送来的电能根据电力牵引对电流和电压的不同要求转变为适用于电力牵引的电能然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网为电力机车供电或者送到地下铁道等城市交通所需的供电系统为地铁电动车辆或电车供电一条电气化铁路沿线设有多个

3、牵引变电所相邻变电所间的距离约为4050公里在长的电气化铁路中为了把高压输电线分段以缩小故障范围一般每隔200250公里还设有支柱牵引变电所它除了完成一般变电所的功能外还把高压电网送来的电能通过它的母线和输电线分配给其他中间变电所牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低同时以单相方式馈出降低电压是由牵引变压器来实现的将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的牵引供电回路是由牵引变电所馈电线接触网电力机车钢轨回流联接牵引变电所接地网组成的闭合回路其中流通的电流称牵引电流闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧处理不当会造成严重的后果通常将接触网钢轨回路包括大地馈电线和回流线统称为牵引网牵引变电所

4、 包括分区亭开闭所at所等 为了完成接受电能高压和分配电能的工作其电气接线可分为两大部分一次接线 主接线 和二次接线 主接线是指牵引变电所内一次主设备 即高压强电流设备 的联接方式也是变电所接受电能变压和分配电能的通路它反映了牵引变电所的基本结构和功能 二次接线是指牵引变电所内二次设备 即低电压弱电流的设备 的联接方式其作用是对主接线中的设备工作状态进行控制监察测量以及实现继电保护与运动化等二次接线对一次主设备的安全可靠运行起着重要作用 主接线是根据变电所的容量规模性能要求电源条件及配电出线的要求确定的其基本主接线型式有单母线分段接线劳旁路母线的单母线分段接线双母线接线桥式接线双t式 即分支式

5、 接线等关键词 故障 电力系统 分析 诊断毕业论文开题报告本课题的来源选题依据本课题的设计研究意义相关技术的现状和发展趋势本课题的基本内容重点和难点拟采用的实现手段途径可以另附页文献综述列出主要参考文献的作者名称出版社出版时间以及与本课题相关的主要参考要点指导教师意见 指导教师 年 月 日专业部意见 签字 年 月 日中期进展情况检查表年 月 日课题名称牵引变电所电气设备常见故障分析学生姓名白永辉学 号092901专 业电气化铁道指导教师雍青青职 称学生主要研究内容及进展主要研究牵引变电所主要电器设备如变压器互感器断路器等的原理分类和常见的故障分析和预防措施现在已经完成变压器互感器方面的原理应用

6、和有可能出现的故障及分析对个方面有可能出现的故障进行的各项预防措施尚须完成的任务尚未完成断路器方面常见的故障分析及各方面的措施存在的主要问题及解决措施指导教师审查意见专业部审查意见牵引变电所主要电器设备常见故障分析引 言我第国一条电气化铁路始建于宝成线宝鸡凤州段全长91km 于1961年8月正式通车至今已40余年截止2002年底全国电气化铁路营业里程已达18336km 涵盖郑州北京成都等11个铁路局伴随着已开工的郑州徐州电气化工程建设济南铁路局即将步入电气化铁路的运营成为电气化铁路的新成员 我国电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制额定电压25kv牵引动力为电能牵引供电设备将国家电力系统输送的电

7、能变换为适合电力机车使用的形式电力机车则完成牵引任务因此牵引供电设备和电力机车是电气化铁路的两大主要装备铁路其他装备和基础设施应与之相适应本次设计主要针对牵引变电所电气设备的故障与分析一 牵引变电所主要电气设备之变压器故障分析变压器工作原理 变压器-利用电磁感应原理从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件 1变压器 - 静止的电磁装置 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能 电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组 变压器原理 与电源相连的线圈接收交流电能称为一次绕组 与负载相连的线圈送出交流电能称为二次绕组 一次绕组

8、的 二次绕组的 电压相量 u1 电压相量 u2 电流相量 i1 电流相量 i2 电动势相量 e1 电动势相量 e2 匝数 n1 匝数 n2 同时交链一次二次绕组的磁通量的相量为 m 该磁通量称为主磁通当变压器一次侧施加交流电压u1流过一次绕组的电流为i1则该电流在铁芯中会产生交变磁通使一次绕组和二次绕组发生电磁联系根据电磁感应原理交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比绕组匝数多的一侧电压高绕组匝数少的一侧电压低当变压器二次侧开路即变压器空载时一二次端电压与一二次绕组匝数成正比变压器起到变换电压的目的当变压器二次侧接入负载后在电动势e2的作用下将有二次电流

9、通过该电流产生的电动势也将作用在同一铁芯上起到反向去磁作用但因主磁通取决于电源电压而u1基本保持不变故一次绕组电流必将自动增加一个分量产生磁动势f1以抵消二次绕组电流所产生的磁动势f2在一二次绕组电流l1l2作用下作用在铁芯上的总磁动势不计空载电流i0 f1f2 0 由于f1 i1n1f2 i2n2故 i1n1i2n2 0由式可知i1和i2同相所以i1i2 n2n1 1k由式可知一二次电流比与一二次电压比互为倒数变压器一二次绕组功率基本不变因变压器自身损耗较其传输功率相对较小二次绕组电流i2的大小取决于负载的需要所以一次绕组电流i1的大小也取决于负载的需要变压器起到了功率传递的作用根据有关变压

10、器故障的资料并进行分析的结果表明尽管老化趋势及使用不同故障的基本原因仍然相同多种因素都可能影响到绝缘材料的预期寿命负责电气设备操作的人员应给予细致地考虑这些因素包括误操作振动高温雷电或涌流过负荷三相负载不平衡对控制设备的维护不够清洁不良对闲置设备的维护不够不恰当的润滑以及误用等线路涌流线路涌流或称线路干扰在导致变压器故障的所有因素中被列为首位这一类中包括由误操作变压器解并列有载调压分接头拉弧等原因引起的操作过电压电压峰值线路故障闪络以及其他输配 td 方面的异常现象这类起因在变压器故障中占有绝大部分的比例绝缘老化绝缘老化排列在第二位由于绝缘老化的因素变压器的平均寿命仅有178年大大低于预期为3

11、540年的寿命受潮受潮这一类别包括由洪水管道渗漏顶盖渗漏水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水分维护不良保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素这一类包括未装变压器的保护装置或安装的不正确冷却剂泄漏污垢淤积以及腐蚀过载这一类包括了确定是由过负荷导致的故障仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下小马拉大车的变压器过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下最终造成变压器超负荷运行过高的温度导致了绝缘的过早老化当变压器的绝缘纸板老化后绝缘纸绝缘强度降低因此外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损进而发生故障雷击雷电波看来比以往的研究要少这是因为改变了对起因的分类方法现在除非明确属于雷击事

12、故一般的冲击故障均被列为线路涌流三相负载不平衡由于三相负载不平衡所引起某相长期过载而使该相温度偏高进而使绝缘老化产生匝间短路或相间短路连接松动连接松动也可以包括在维护不足一类中但是有足够的数据可将其独立列出因此与以往的研究也有所不同这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况其中的一个问题就是不同性质金属之间不当的配合尽管这种现象近几年来有所减少另一个问题就是螺栓连接间的紧固不恰当工艺制造不良 故障原因在于工艺或制造方面的缺陷例如出线端松动或无支撑垫块松动焊接不良铁心绝缘不良抗短路强度不足以及油箱中留有异物破坏及故意损坏这一类通常确定为明显的故意破坏行为这种现象时有发生比如盗窃人为破坏等常

13、见故障及其诊断措施变压器渗油变压器渗漏油不仅会给电力企业带来较大的经济损失环境污染还会影响变压器的安全运行可能造成不必要的停运甚至变压器的损毁事故给电力客户带来生产上的损失和生活上的不便因此有必要解决变压器渗漏油问题 油箱焊缝渗油对于平面接缝处渗油可直接进行焊接对于拐角及加强筋连接处渗油则往往渗漏点查找不准或补焊后由于内应力的原因再次渗漏对于这样的渗点可加用铁板进行补焊两面连接处可将铁板裁成纺锤状进行补焊三面连接处可根据实际位置将铁板裁成三角形进行补焊该法也适用于套管电流互感器二次引线盒拐角焊缝渗漏焊接 高压套管升高座或进人孔法兰渗油这些部位主要是由于胶垫安装不合适运行中可对法兰进行施胶密封封

14、堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好待堵漏胶完全固化后退出一个法兰紧固螺丝将施胶枪嘴拧入该螺丝孔然后用高压将密封胶注入法兰间隙直至各法兰螺丝帽有胶挤出为止 低压侧套管渗漏其原因是受母线拉伸和低压侧引线引出偏短胶珠压在螺纹上受母线拉伸时可按规定对母线用伸缩节连接如引线偏短可重新调整引线引出长度对调整引线有困难的可在安装胶珠的各密封面加密封胶为增大压紧力可将瓷质压帽换成铜质压帽 防爆管渗油防爆管是变压器内部发生故障导致变压器内部压力过大避免变压器油箱破裂的安全措施但防爆管的玻璃膜在变压器运行中由于振动容易破裂又无法及时更换玻璃潮气因此进入油箱使绝缘油受潮绝缘水平降低危及设备的安全为此把防爆管拆除改装压力

15、释放阀即可铁心多点接地变压器铁心有且只能有一点接地出现两点及以上的接地为多点接地变压器铁心多点接地运行将导致铁心出现故障危及变压器的安全运行应及时进行处理 直流电流冲击法拆除变压器铁心接地线在变压器铁心与油箱之间加直流电压进行短时大电流冲击冲击35次常能烧掉铁心的多余接地点起到很好的消除铁心多点接地的效果 开箱检查对安装后未将箱盖上定位销翻转或除去造成多点接地的应将定位销翻转过来或除掉 夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损者应按绝缘规范要求更换一定厚度的新纸板 因夹件肢板距铁心太近使翘起的叠片与其相碰则应调整夹件肢板和扳直翘起的叠片使两者间距离符合绝缘间隙标准 清除油中的金属异物金属颗粒及杂质

16、清除油箱各部的油泥有条件则对变压器油进行真空干燥处理清除水分 3 接头过热 载流接头是变压器本身及其联系电网的重要组成部分接头连接不好将引起发热甚至烧断严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电因此接头过热问题一定要及时解决 铜铝连接变压器的引出端头都是铜制的在屋外和潮湿的场所中不能将铝导体用螺栓与铜端头连接当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分即电解液时在电耦的作用下会产生电解反应铝被强烈电腐蚀结果触头很快遭到破坏以致发热甚至可能造成重大事故为了预防这种现象在上述装置中需要将铝导体与铜导体连接时采用一头为铝另一头为铜的特殊过渡触头 普通连接普通连接在变压器上是相当多的它们都是过热的重点部位对平

17、面接头对接面加工成平面清除平面上的杂质最好均匀地涂上导电膏确保连接良好 油浸电容式套管过热处理的办法可以用定位套固定方式的发热套管先拆开将军帽若将军帽引线接头丝扣有烧损应用牙攻进行修理确保丝扣配合良好然后在定位套和将军帽之间垫一个和定位套截面大小一致厚度适宜的薄垫片重新安装将军帽使将军帽在拧紧情况下正好可以固定在套管顶部法兰上 引线接头和将军帽丝扣公差配合应良好否则应予以更换以确保在拧紧的情况下丝扣之间有足够的压力减小接触电阻 4 变压器在线监测技术 变压器在线监测的目的就是通过对变压器特征信号的采集和分析判别出变压器的状态以期检测出变压器的初期故障并监测故障状态的发展趋势目前电力变压器的在线

18、监测是国际上研究最多的对象之一提出了很多不同的方法油中溶解性气体分析技术由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体因此通过分析油中气体的成分含量产气率和相对百分比就可达到对变压器绝缘诊断的目的几种典型的油中溶解气体如h2coch4c2h6c2h4和c2h2常被用作分析的特征气体在检测出各气体成分及含量后用特征气体法或比值法等方法判断变压器的内部故障 局部放电在线监测技术变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时会由于局部场强过高而产生局部放电pdpd水平及其增长速率的明显变化能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞金属粒子和气泡等 振动分析法振动分析法就是一种

19、广泛用于监测这种变压器故障的有效方法通过对变压器振动信号的监测和分析从而达到对变压器状态监测的目的 红外测温技术红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号经放大处理转换成标准视频信号然后通过电视屏或监视器显示红外热像图当变压器引线接触不良过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热铁芯多点接地也会引起铁芯过热 频率响应分析法频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是否偏移的有效方法绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变而频率响应法正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的 绕组温度指示绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度给出越限报警并在需要时启动保护跳闸

20、目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度从而改进变压器的预测建模技术并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的 其他状态监测方法低压脉冲响应测试low voltage impulse responselvir也是一种有效的变压器状态监测测方法并且已经是一种用于确定变压器是否能通过短路试验的公认方法此外绕组间的漏感测试油的相对湿度测试绝缘电阻测试等也是变压器状态监测的常用方法1 变压器电流激增 随着城网和农网改造的深入城市和农村的用电量都有了很大程度的增加但由于部分低压线路维护不到位发生过负荷和短路的可能性大大增加以致变压器的电流超过额定

21、电流几倍甚至几十倍此时绕组受到电磁力矩较大影响而发生移位变形由于电流的剧增配电变压器的线圈温度迅速升高导致绝缘加速老化形成碎片状脱落使线体裸露而造成匝间短路烧坏配电变压器 11 绕组绝缘受潮 此故障主要因绝缘油质不佳或油面降低导致 a变压器未投入前潮气侵入使绝缘受潮或者变压器处于潮湿场所多雨地区湿度过高 b在储存运输运行过程中维护不当水分杂质或其他油污混入油中使绝缘强度大幅降低 c制造时绕组内层浸漆不透干燥不彻底绕组引线接头焊接不良绝缘不完整导致匝间层间短路配电变压器绕组损坏部分发生在一次侧主要是匝间层间短路或绕组对地在达到或接近使用年限时绝缘自然枯焦变黑失去绝缘性 d绝缘老化或油面降低 某些

22、年久失修的老变压器因种种原因致使油面降低绝缘油与空气接触面积增大加速空气中水分进入油面减低绝缘强度当绝缘降低到一定值时发生短路因此运行中的配电变压器一定要定期进行油位检测和油脂化验发现问题及时处理 2 无载调压开关 21 分接开关裸露受潮 将军帽套管分接开关端盖油阀等处渗漏油使分接开关裸露在空气中逐渐受潮因为配电变压器的油标指示设在油枕中部且变压器箱体到油枕内的输油管口已高出油枕底部25 mm以上变压器在运行中产生的碳化物受热后又产生油焦等物质将油标呼吸孔堵塞少量的变压器油留在油标内在负荷环境温度变化时油标管内的油位不变化容易产生假油面而不重视加油裸露的分接开关绝缘受潮一段时间后性能下降导致放

23、电短路损坏变压器 22 高温过热 变压器油主要是对绕组起绝缘散热和防潮作用变压器中的油温过高将直接影响变压器的正常运行和使用寿命正常运转中的变压器分接开关长期浸在高于常温的油中特别是偏远农村的线路长电压降大使分接开关长期运行于过负荷状态会引起分接开关触头出现碳膜和油垢触头发热后又使弹簧压力降低特别是触环中弹簧由于材料和制造工艺差弹性降低很快或出现零件变形分接开关的引线头和接线螺丝松动等情况即使处理也可能使导电部位接触不良接触电阻增大产生发热和电弧烧伤电弧还将产生大量气体分解出具有导电性能的碳化物和被熔化的铜粒喷涂在箱体一二次套管绕组层间匝层等处引起短路烧坏变压器 23 本身缺陷 分接开关的质量

24、差结构不合理压力不够接触不可靠外部字轮位置与内部实际位置不完全一致引起动静触头位置不完全接触错位的动静触头使两抽头之间的绝缘距离变小并在两抽头之间发生短路或对地放电短路电流很快就把抽头线圈匝烧坏甚至导致整个绕组损坏 24 人为原因 部分电工对无载调压开关的原理不清楚经常出现调压不正确导致动静触头部分接触等安装工艺差对变压器各部位紧固螺栓的检查不仔细造成变压器箱体进水使分接开关绝缘绕组绝缘受潮运行维护不到位没有严格执行dlt5721995变压器运行规程多数变压器从安装到变压器烧毁期间一直未进行过常规维护与污垢处理导致变压器散热条件变差而烧毁 因此在对配电变压器进行无载调压后为避免分接开关的接触不

25、良需用直流电桥测试回路的完整性以及三相电阻是否均匀 3 铁芯多点接地 31 铁芯接地原因 a铁芯夹板穿心螺栓套管损坏后与铁芯接触形成多点接地造成铁芯局部过热而损坏线圈绝缘 b铁芯与夹板之间有金属异物或金属粉末在电磁力的作用下形成金属桥引起多点接地 c铁芯与夹板之间的绝缘受潮或多处损伤导致铁芯与夹板有多点出现低电阻接地 32 铁芯硅钢片短路 虽然硅钢片之间涂有绝缘漆但其绝缘电阻小只能隔断涡流而不能阻止高压感应电流当硅钢片表面上的绝缘漆因运行年久绝缘自然老化或损伤后将产生很大的涡流损耗增加铁芯局部发热使高低绕组温升加剧造成变压器绕组绝缘击穿短路而烧毁因此对配电变压器应定期进行吊芯检测发现绝缘超标时

26、及时处理 4 雷击与谐振 41 雷击过电压 配电变压器的高低压线路大多是由架空线路引入在山区林地平原受雷击的几率较高线路遭雷击时在变压器绕组上将产生高于额定电压几十倍以上的冲击电压倘若安装在配电变压器高低压出线套管处的避雷器不能进行有效保护或本身存在某些隐患如避雷器未投入运行或未按时进行预防性试验避雷器接地不良接地线路电阻超标等则配电变压器遭雷击损坏将难以避免 42 系统发生铁磁谐振 农网中10 kv配电线路由于长短对地距离导线规格不一从而具备形成过电压的条件在这些农网中小型变压器电焊机调速机较多使得10k v配电系统的某些电气参数发生很大变化导致系统出现谐振每谐振一次变压器电流激增一次此时除

27、了造成变压器一次侧熔断器熔断外还将损坏变压器绕组个别情况下还会引起变压器套管发生闪络或爆炸 5 二次侧短路 当变压器发生二次侧短路接地等故障时二次侧将产生高于额定电流2030倍的短路电流而在一次侧必然要产生很大的电流来抵消二次侧短路电流的消磁作用如此大的电流作用于高电压绕组上线圈内部将产生很大的机械应力致使线圈压缩其绝缘衬垫垫板就会松动脱落铁芯夹板螺丝松弛高压线圈畸变或崩裂导致变压器在很短的时间内烧毁 6 一二次熔体选择不当 配电变压器一二次通常采用熔丝保护因为熔丝是用于保护变压器的一二次出线套管二次配线和变压器的内部线路所以若熔断电流选择过大将起不到保护作用若熔断电流选择过小则在正常运行状况

28、下极易熔断造成用户供电的中断此时若三相熔丝只熔断一相则对用户造成的危害更大 因此在正常使用中熔丝的选择标准为一次侧熔丝熔断电流为变压器一次额定电流的152倍二次侧熔丝熔断电流为变压器二次侧额定电流 7 其它 a由于变压器的一二次侧引出均为铜螺杆而架空线路一般都采用铝芯导线铜铝之间在外界因素的影响下极易氧化腐蚀在电离的作用下铜铝之间形成氧化膜接触电阻增大使引线处铜螺杆螺帽引线烧毁 b套管闪络放电也是变压器常见异常之一造成此种异常的原因有制造中有隐伤或安装中碰伤胶珠老化渗油后遇到空气中的导电金属尘埃吸附在套管表面当遇到潮湿天气系统谐振雷击过电压等就会发生套管闪络放电或爆炸 c在检修或安装过程中紧固

29、或松动变压器引出线螺帽时导电螺杆跟着转动导致一次侧线圈引线断线或二次侧引出的软铜片相碰造成相间短路在吊芯检修时有时不慎将线圈引线分接开关等处的绝缘破坏或工具遗留在变压器内在变压器上进行检修时不慎跌落物件工具砸坏套管轻则发生闪络重则短路接地 d并联运行的配电变压器在检修试验或更换电缆后未进行逐一校相随意接线导致相序接错变压器在投入运行后将产生很大的环流烧毁变压器一短路故障案例 老厂主变压器多次过流重合动作绕组变形 1 案例我厂老厂7机315mva110kv变压器 sfsz831500110 发生短路事故重瓦斯保护动作跳开主变压器三侧开关返厂吊罩检查发现c相高压绕组失团c相中压绕组严重变形并挤破囚

30、扳造成中低压绕组短路c相低压绕组被烧断二股b相低压中压绕组严重变形所有绕组匝间散布很多细小铜珠铜末上部铁芯变压器底座有锈迹 事故发生的当天有雷雨事故发生前曾多次发生10kv35kv侧线路单相接地13点40分35kv侧过流动作重合成功18点44分35kv侧再次过流动作重合闸动作同时主变压器重瓦斯保护跳主变压器三侧开关经查35kv距变电站不远处bc相间有放电烧损痕迹 2 原因分析根据国家标准gbl0945日5规定110kv电力变压器的短路表观容量为800mva应能承受最大非对称短路电流系数约为255该变压器编制的运行方式下 电网最大运行方式110kv三相出口短路的短路容量为1844mva 35kv

31、三相出口短路为365mva 10kv三相出口短路为2255mva 事故发生时实际短路容量尚小于上述数值据此计算变压器应能承受此次短路冲击事故当时损坏的变压器正与另一台31500110变压器并列运行经受同样短路冲击而另一台变压器却未损坏因此事故分析认为导致变压器bc相绕组在电动力作用下严重变形并烧毁由于该变压器存在以下问题 1 变压器绕组松散高压绕组辐向用手可摇动5mm左右从理论分析可知短路电流产生的电动力可分为辐向力和轴向力外侧高压绕组受的辐向电磁力从内层至外层三线性递减最内层受的辐向电磁力最大两倍于绕组所受的平均圆周力当绕组卷紧芝内层导线受力后将一部分力转移到外层结果造成内层导线应力趋向减小

32、而外层导绞受力增大内应力关系使导线上的作用力趋于均衡内侧中压绕组受力方向相反但均七用的原理和要求一致绕组如果松散就起不到均衡作用从而降低了变压器的抗短路充击的能力 外侧高压绕组所受的辐向电动力是使绕组导线沿径向向外胀大受到的是拉张力表观为向外撑开内侧中压绕组所受的辐向电动力是使绕组导线沿径向向内压缩受到的是压力表现为向内挤压这与该变压器的bc相高中压绕组在事故中的结果一致 2 经吊罩检查发现该变压器撑条不齐且有移位垫块有松动位移这样大大降低了内侧中压绕组承受辐向力和轴向力的能力使绕组稳定性降低从事故中的c相中压绕组辐向失稳向内弯曲的情况可以考虑适当增加撑条数目以减小导线所受辐向弯曲应力 3 绝

33、缘结构的强度不高由于该变压器中低压绕组采用的是围板结构而围板本身较软经真空于燥收缩后高中低绕组之间呈空松的格局为了提高承受短路的能力宜在内侧绕组选用硬纸筒绝缘结构 3 措施这是一起典型的因变压器动稳定性能差而造成的变压器绕组损坏事故应吸取的教训和相应措施包括 1 在设计上应进一步寻求更合理的机械强度动态计算方式适当放宽设计安全裕度内绕组的内衬采用硬纸筒绝缘结构合理安排分接位置尽量减小安匝不平衡 2 制造工艺上可从加强辐向和轴向强度两方面进行措施主要有采用女式绕线机绕制绕组采用先进自动拉紧装置卷紧绕组牢固撑紧绕组与铁心之间的定位采用整产套装方式采用垫块预密化处理绕组恒压干燥方式绕组整体保证高度一

34、致和结构完整强化绕组端部绝缘保证铁轭及夹件紧固 3 要加强对大中型变压器的质量监制管理在订货协议中应强调对中小容量的变压器在型式试验中作突发短路试验大型变压器要作缩小模型试验提高变压器的抗短路能力同时加强变电站10kv及35kv系统维护减少变压器遭受出口短路冲击机率 六 变压器故障的处理运行中的配电变压器绝大部分安装在室外所以它经常受着各种变化着的气候条件的影响另外变压器所带的负荷经常变化容易将变压器烧毁因此变压器需要定期进行巡视应从变压器运行时的声音气味颜色异常油位油温进行着手分析尽量发现各种缺陷文章对变压器常见故障进行分析在放电故障绝缘故障变压器故障综合处理等方面提出解决方法变压器是电力系

35、统中的一个关键设备它的良好运行对电网安全具有重要的意义据国外近几年的统计涌流外部短路和绝缘损耗是变压器损坏的两种主要因素其中涌流外部短路发生时主要靠继电保护装置去保护变压器而绝缘损耗目前主要是靠变压器定期检修和及时监测来发现目前变压器运行可靠性在不断提高但变压器事故和故障还是不断发生所以对变压器进行故障分析和及时诊断就显得尤为重要根据变压器运行现场的实际状态在发生以下情况变化时需对变压器进行故障诊断正常停电状态下进行的交接检修验收或预防性试验中一项或几项指标超过标准运行中出现异常而被迫停电进行检修和试验运行中出现其他异常如出口短路或发生事故造成停电但尚未解体吊心或吊罩综合分析判断的基本原则 1

36、与设备结构联系熟悉和掌握变压器的内部结构和状态是变压器故障诊断的关键如变压器内部的绝缘配合引线走向绝缘状况油质情况等又如变压器的冷却方式是风冷还是强迫油循环冷却方式等再如变压器运行的历史检修记录等这些内容都是诊断故障时重要的参考依据 2与外部条件相结合诊断变压器故障的同时一定要了解变压器外部条件是否构成影响如是否发生过出口短路电网中的谐波或过电压情况是否构成影响负荷率如何负荷变动幅度如何等等 3与规程标准相对照与规程规定的标准进行对照假如发生超标情况必须查明原因找出超标的根源并进行认真的处理和解决 4与同类设备相比较横向比较同一容量或相同运行状态的变压器是否有异常是外因的影响还是内在的变化一台

37、变压器发现异常而同一地点的另一台相这样结合分析有利于准确判断故障现象 5与自身不同部位相比较纵向比较对变压器本身的不同部位进行检查比较如变压器油箱箱体温度分布是否变化均匀局部温度是否有突变又如用红外成像仪检查变压器套管或油枕温度以确定是否存在缺油故障等再如测绕组绝缘电阻时分析高对中低地中对高低地与低对高中地是否存在明显差异测绕组电阻测套管c及介质损耗因数tg兹时三相间有无异常不同这些也有利于对故障部位的准确判断有无异常的判断从变压器故障诊断的一般步骤可见根据色谱分析的数据着手诊断变压器故障时首先是要判定设备是否存在异常情况常用的方法有 1将分析结果的几项主要指标与规程中的注意值作比较如果有一项

38、或几项主要指标超过注意值时说明设备存在异常情况要引起注意但规程推荐的注意值是指导性的它不是划分设备是否异常的唯一判据不应当作强制性标准执行而应进行跟踪分析加强监视注意观察其产生速率的变化在判断设备是否存在故障时不能只根据一次结果来判定而应经过多次分析以后将分析结果的绝对值与导则的注意值作比较将产气速率与产气速率的参考值作比较当两者都超过时才判定为故障2了解设备的结构安装运行及检修等情况彻底了解气体真实来源以免造成误判断另外为了减少可能引起的误判断新设备及大修后在投运前应作一次分析在投运后的一段时间后应作多次分析因为故障设备检修后绝缘材料残油中往往残存着故障气体这些气体在设备重新投运的初期还会逐

39、步溶于油中因此在追踪分析的初期常发现油中气体有明显增长的趋势只有通过多次检测才能确定检修后投运的设备是否消除了故障综合分析诊断的要求1将试验结果的几项主要指标总烃乙炔氢与规程列出的注意值作比较 2对co和cq变化要进行具体分析比较 3油中溶解气体含量超过规程所列任一项数值时应引起注意但注意值不是认定设备是否正常的唯一判断依据必须同时注意产气速率当产气速率也达到注意值时应作综合分析并查明原因有的新投入运行的或重新注油的设备短期内各种气体含量迅速增加但尚未超过给定的数值也可判断为内部异常状况有的设备因某种原因使气体含量基值较高超过给定的注意值但增长率低于前述产气速率的注意值仍可认为是正常设备 4当

40、认为设备内部存在故障时可用三比值法对故障类型做出分析 5在气体继电器内出现气体情况下应将继电器内气样的分析结果按前述方法与油中取出气体的分析结果作比较 6根据上述结果与其他检查性试验相结合测量绕组直流电阻空载特性试验绝缘试验局部放电试验和测量微量水分等并结合该设备的结构运行检修等情况综合分析判断故障的性质及部位并根据故障特征可相应采取红外检测超声波检测和其它带电检测等技术手段加以综合诊断并针对具体情况采取不同的措施如缩短试验周期加强监视限制负荷近期安排内部检查立即停电检查等在使用变压器的过程中一定要定期检查三相电压是否平衡如严重失衡应及时采取措施进行调整同时应经常检查变压器的油位温度油色正常有

41、无渗漏呼吸器内的干燥剂颜色有无变化如已失效要及时更换发现缺陷及时消除定期清理配电变压器上的污垢必要时采取防污措施安装套管防污帽检查套管有无闪络放电接地是否良好有无断线脱焊断裂现象定期摇测接地电阻互感器 instrument transformer 是按比例变换电压或电流的设备其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压100v或标准小电流5a或10a均指额定值以便实现测量仪表保护设备及自动控制设备的标准化小型化同时互感器还可用来隔开高电压系统以保证人身和设备的安全按比例变换电压或电流的设备电流互感器的作用在测量交变电流的大电流时为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流我国规定电流互感器

42、的二次额定为5a我国规定电流互感器的二次额定为5a另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的电流互感器就起到变流和电气隔离作用电流互感器就是升压 降流 变压器 它是电力系统中测量仪表继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器电流互感器将高电流按比例转换成低电流电流互感器一次侧接在一次系统二次侧接测量仪表继电保护等 1次侧只有1到几匝导线截面积大串入被测电路2次侧匝数多导线细与阻抗较小的仪表 电流表功率表的电流线圈 构成闭路电流互感器的运行情况相当于2次侧短路的变压器一般选择很低的磁密 008-01t 并忽略励磁电流则i1i2 n2n1 k 电流互感器一次绕组电流i1与二次绕组i2的

43、电流比叫实际电流比 励磁电流是误差的主要根源0205131表示变比误差不超过1电压互感器的作用1给重合闸提供必要信号一条线路两侧重合闸的方式要么是检无压要么是检同期线路pt可以为重合闸提供电压信号 2现在部分线路pt时用的电容式电压互感器可以为载波通信提供信号通道 3目前对一些特殊的供电用户线路提供计量电压4将系统高电压转变为标准的低电压100v为仪表保护提供必要的电压5与测量仪表相配合测量线路的相电压与线电压与继电保护装置相配合对系统及设备进行过电压单相接地保护6隔离一次设备与二次设备保护人身和设备的安全互感器分为电压互感器和电流互感器两大类其主要作用有将一次系统的电压电流信息准确地传递到二

44、次侧相关设备将一次系统的高电压大电流变换为二次侧的低电压标准值小电流标准值使测量计量仪表和继电器等装置标准化小型化并降低了对二次设备的绝缘要求将二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面很好地隔离从而保证了二次设备和人身的安全测量用电流互感器主要与测量仪表配合在线路正常工作状态下用来测量电流电压功率等测量用微型电流互感器主要要求 1绝缘可靠2足够高的测量精度3当被测线路发生故障出现的大电流时互感器应在适当的量程内饱和如500的额定电流以保护测量仪表保护用电流互感器保护用电流互感器主要与继电装置配合在线路发生短路过载等故障时向继电装置提供信号切断故障电路以保护供电系统的安全保护用微型电流

45、互感器的工作条件与测量用互感器完全不同保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作电流互感器利用变压器原副边电流成比例的特点制成其工作原理等值电路也与一般变压器相同只是其原边绕组串联在被测电路中且匝数很少副边绕组接电流表继电器电流线圈等低阻抗负载近似短路原边电流即被测电流和副边电流取决于被测线路的负载而与电流互感器的副边负载无关由于副边接近于短路所以原副边电压u1和都很小励磁电流i0也很小 电流互感器运行时副边不允许开路因为一旦开路原边电流均成为励磁电流使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全因此电流互感器副边回路中不许接熔断器也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表

46、继电器等设备 电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定最常用的接线方式为单相三相星形和不完全星形 组合互感器组合互感器是将电压互感器电流互感器组合到一起的互感器组合互感器可将高电压变化为低电压将大电流变化为低电流从而起到对电能计量的目的 钳形互感器钳形电流互感器是一款精密电流互感器直流传感器是专门为电力现场测量计量使用特点设计的该系列互感器选用高导磁材料制成精度高线性优抗干扰能力强等使用时可以直接夹住母线或母排上无须截线停电其使用十分方便q8o系列钳形电流互感器已多次被铁道部门使用检测目前d字开头列车上高频电流信号交流电流变换器它可配合多种测量仪器电能表现场校验仪多功能电能表示波器数字万

47、用表双钳式接地电阻测试仪双钳式相位伏安表等可在电力不断电状态下对多种电参量进行测量和比对 零序互感器零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零在线路与电气设备正常的情况下各相电流的矢量和等于零因此零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出执行元件不动作当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通零序电流互感器的二次侧感应电压使执行元件动作带动脱扣装置切换供电网络达到接地故障保护的目的 作用当电路中发生触电或漏电故障时保护动作切断电源 使用可在三相线路上各装一个电流互感器或让三相导线一起穿过一零序电流互感器也可在中性线n

48、上安装一个零序电流互感器利用其来检测三相的电流矢量和零序电流互感器采用abs工程塑料外壳全树脂浇注成密封有效避免了互感器在长期使用过程中的锈蚀绝缘性能好外形美观具有灵敏度高线性度好运行可靠安装方便等特点其性能优于一般的零序电流互感器使用范围广泛不仅适用于电磁型继电保护还能适用于电子和微机保护装置电流互感器又叫变流器它的作用是把电路中的电流互感器二次侧开路时值班人员应穿上绝缘大电流变为小电流以供给测量仪表和继电器的电流靴和戴好绝缘手套在配电盘上将故障电流互感器的线圈由于电流互感器二次回路中只允许有很小的阻二次回路的试验端子短接进行检查处理若采取上述抗所以它在正常工作情况下接近于短路状态声音措施无

49、效时应认为电流互感器内部可能有故障此时极小一般认为无声电流互感器故障时常常伴有声应将其停止使用若电流互感器可能引起保护装置动音或其他现象发生作时应停用有关保护装置电流互感器电流比异常的故障分析及处理1 故障现象 某变压器于2003年5月投运投运后运行人员发现其 j am相电流ft感器二次侧电流太小其它两卡h电流正常8月份变压器负倚已大大增j口而am相电流还是仅有零点几安培 然am十日电流互感器电流比有异常2 检查分析过程 中压am相电流 感器运行时用3kl一3k2变比6005 从故障的现象来看我仃j排除r二次侧开路和电流互感器损坏的可能认为二次侧抽头接线错误和次凹路有短路的可能性比较大 作为检

50、查重点 8门4口我们对运行中的该变压 进行r检查采取 变压器端子箱电流端子处尤短路相j 端子再断开其它端子然后用钳形电流表测鞋短路线电流的方法时电流互感器进行了初步检查 am相电流互感器时应端子电流测量结果足 各对应端子电流值为008a-073a而bmcm十口电流互感二次侧电流为26a 从以卜数据分析可以得 如果足二次侧抽头接线错误总该有一个数据应为正常值l 现在无任何一个数据 常故二次侧接线错误町能性已能排除am相电流互感器二次回路短路的町能性 增大 8月5口用相同的方法冉次对电流互感器进行俭查测量结果为 从以上结果町以看出 为0 054a 如果am柏电流互感器3k2端和电流表之间有一点对地

51、短路就町能造成以上情况可将3kl3k2对换这样故障接地点就被移到正常接地点位置故障便町消失 l745时 从端子箱对换3kl3k2测得l l相为068aam卡 i 3kl为038a3k2为017a 综合以卜几次测量结果可以看出am相电流小于正常值3kl3k2电流不一样特别是在n线和地线rf出现r电流 根据这现象可以判断am相3k电流 感器二次侧绕组一定存在对地短路日短路点应在两点或两 以卜义因3kl3k2电流小 样按 尔霍夫电流定律在任意一点电流的欠量和应为零所以在端子箱至电流 感器接线板处及其电流互感器绕组中必定仔在故障点由于检查必须到变压器顶部打丌电流互感器接线盒盖板而变压器正在带电运行所以

52、决定安排停电检查 9月l0 h对该变压器停电打开变压器顶部am相ct接线盒端盖发现存接线盒进线孔护套处穿过的l5芯电缆有9根被烧毁其中有5根露铜这些露铜的导线相互短路并对地短路此处就是故障点 拆除接线板上所有二次线用兆欧表检查了电流互感器二次绕组问二次绕组对地绝缘电阻都在2 500mn 以 这样排除了电流 感器绕组故障的可能性3 原因分析 由于在穿二次电缆时操作方法不 导致其中一根导线绝缘层破损 变压器运行过程 j这根损坏的导线对地短路在短路点流过故障电流并产生热量故障点产生的热量导致怙j围导线进一步烧毁最终形成二次绕组多点短路并对地短路4 故障处理 由于二次电缆长度仃一些余量 凶此被将烧毁的

53、那部分导线剪掉重新剥丹导线对好线后正确地接 电流互感器接线端子二次线接好后对电流互感器连同其二次回路进行r绝缘电阻直流电阻和电流互感器伏安特性测 确认无误后于9月l0日l500送电l630投入 倚ambmcm三相电流均为043a证明故障已排除5 经验教训 通过这次故障的分析和处理可得到如下几点经验教训 1 在变压器运行过程中要经常肘设备运行情况进行检查尤其是在设备新投运阶段更要加强检查 这次故障正是因为变电站的工作人员进行了认真的检查才能被及早发现和处理 2 新变压器在二次回路接线完成后必须进行认真榆查并做一些必要的试验以便在投运前发现故障 3 电流互感器接线盒进线孔尺寸太小电缆线根数和芯数较

54、多穿线困难如果进线孔大一些就不可能发生这样问题所以在没计制造时进线孔尺寸应与电缆线直径相匹配 4 在将电缆线穿进线孔时不但要认真细心而且应掌握正确的方法千万不要强行穿入2电流互感器的故障处理电流互感器常见的故障现象有1有过热现象2内部发出臭味或冒烟3内部有放电现象声音异常或引线与外壳间有火花放电现象4主绝缘发生击穿并造成单相接地故障5一次或二次线圈的匝间或层间发生短路6充油式电流互感器漏油7二次回路发生断线故障当发现上述故障时应汇报上级并切断电源进行处理当发现电流互感器的二次回路接头发热或断开应设法拧紧或用安全工具在电流互感器附近的端子上将其短路如不能处理则应汇报上级将电流互感器停用后进行处理

55、电压互感器实际上是一个带铁心的变压器它主要由一二次线圈铁心和绝缘组成当在一次绕组上施加一个电压u1时在铁心中就产生一个磁通根据电磁感应定律则在二次绕组中就产生一个二次电压u2改变一次或二次绕组的匝数可以产生不同的一次电压与二次电压比这就可组成不同比的电压互感器电压互感器将高电压按比例转换成低电压即100v电压互感器一次侧接在一次系统二次侧接测量仪表继电保护等主要是电磁式的电容式电压互感器应用广泛另有非电磁式的如电子式光电式电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器其负载为阻抗较大的测量仪表副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感器误差之源电压互感器副边不能接过多的负载且要求铁心不饱和 0

56、6-08t 1电压互感器一次侧或二次侧保险熔断的现象与处理1当一次侧或二次侧保险熔断一相时熔断相的接地指示灯熄灭其他两相的指示灯略暗此时熔断相的接地电压为零其他两相正常略低电压回路断线信号动作功率表电度表读数不准确用电压切换开关切换时三相电压不平衡拉地信号动作电压互感器的开口三角形线圈有电压33v当电压互感器一交侧保险熔断时一般作如下处理拉开电压互感器的隔离开关详细检查其外部有元故障现象同时检查二次保险若无故障征象则换好保险后再投入如合上隔离开关后保险又熔断则应拉开隔离开关进行详细检查并报告上级机关若切除故障的电压互感器后影响电压速断电流闭锁及过流方向低电压等保护装置的运行时应汇报高度并根据继

57、电保护运行规程的要求将该保护装置退出运行待电压互感器检修好后再投入运行当电压互感器一次侧保险熔断两相时需经过内部测量检查确定设备正常后方可换好保险将其投入2当二次保险熔断一相时熔断相的接地电压表指示为零接地指示灯熄灭其他两相电压表的数值不变灯泡亮度不变电压断线信号回路动作功率表电度表读数不准确电压切换开关切换时三相电压不平衡当发现二次保险熔断时必须经检查处理好后才可投入如有击穿保险装置而b相保险恢复不上则说明击穿保险已击穿应进行处理电压互感器爆裂原因剖析及防范措施在635kv的中性点非有效接地系统中由于变压器电压互感器消弧线圈等设备铁心电感的磁路饱和作用激发产生持续的较高幅值的铁磁谐振过电压铁磁谐振可以是基波谐振高次谐波谐振分次谐波谐振这种谐振产生的过电压的幅值虽然不高但因过电压频率往往远低于额定频率铁心处于高度饱和状态其表现形式可能是相对地电压升高励磁电流过大或以低频摆动引起绝缘闪络避雷器炸裂高值零序电压分量产生虚幻接地现象出现和不正确的接地指示