電力變壓器繞組變形檢測(cè)技術(shù)研究

1引言轄的廣州變電站的兩臺(tái)220千伏主變壓器因突發(fā)短路故障(無(wú)線(xiàn)門(mén)站2號(hào)變壓器和瑞寶站1號(hào)變壓器)受到影響外部短路故障三臺(tái)110千伏主變壓器在運(yùn)行過(guò)程致B相高壓線(xiàn)圈末端電容屏故障。荔城發(fā)電廠(chǎng)降壓站1號(hào)主變壓器在空載充電位置。中國(guó)電力公司(SEC)中國(guó)電力(2000)第589號(hào)“電力生產(chǎn)重大事故預(yù)2變壓器結(jié)構(gòu)及繞組變形分析2.1電力變壓器結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)。其結(jié)構(gòu)原理是覆蓋共同鐵芯上的兩個(gè)或多個(gè)絕緣繞組。變壓器繞組變形可分為：徑向拉伸、徑向壓縮、軸向延伸、軸向壓縮、軸向套疊和繞組扭曲。繞組形變會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部繞組發(fā)生不同類(lèi)型的故障，為變壓器的安全運(yùn)行留下隱患。繞組變形主要有以下幾種原因：變壓器在遭受各種形是電力變壓器最為常見(jiàn)的故障。繞組變形主要是變壓器遭受短路沖擊時(shí)，導(dǎo)致繞組徑向和軸向的尺寸變化引發(fā)繞組凸起或扭曲，繞組變形后給變壓器安全運(yùn)行留下重大安全隱患。通過(guò)對(duì)變壓器繞組檢測(cè)技術(shù)及各類(lèi)檢測(cè)方法進(jìn)行研究分析，2.2變壓器繞組的變形形式在過(guò)電流的作用下，變壓器繞組的功率，特別是出口短路，如果超過(guò)機(jī)械強(qiáng)度，會(huì)產(chǎn)生永久變形。一般來(lái)說(shuō)，它不會(huì)立即造成損害。變壓器受短路電流影響的次數(shù)越多，最大短路峰值電流的可能性越大，繞組變形的可能性越大。變壓器繞組變形的主要形式如下。詳細(xì)信息請(qǐng)參見(jiàn)圖2-1。1.正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)力引起的損壞電力的正常運(yùn)行非常小。如果彎曲線(xiàn)以曲折，不平或毛刺方式松散制造，絕緣墊會(huì)變成塊狀，移位或損壞而不會(huì)斷裂，卡片和其他由電振動(dòng)引起的缺陷會(huì)擴(kuò)大這些缺陷，引導(dǎo)或引導(dǎo)長(zhǎng)-電線(xiàn)焊盤(pán)之間的術(shù)語(yǔ)摩擦，最后導(dǎo)致絕緣損失。放電不良，突然纏繞損壞，無(wú)法正常運(yùn)行。2.橫向電動(dòng)力引起的永久彎曲變形和局部翹曲變形外部繞組，橫向電動(dòng)力使導(dǎo)體產(chǎn)生張應(yīng)力。當(dāng)拉伸應(yīng)力太大時(shí)，導(dǎo)體被拉伸，卷繞直徑增大，并且發(fā)生永久變形。同時(shí)，導(dǎo)體之間的匝間絕緣被拉伸，甚至匝間絕緣發(fā)生故障，導(dǎo)致匝間短路，導(dǎo)致弧光燒毀繞組。3.突然短路時(shí)主要受縱向電動(dòng)力引起的損壞餡餅繞組由鵜鶘尾墊塊沿圓周支撐。當(dāng)縱向電動(dòng)力過(guò)大時(shí)，兩個(gè)緩沖墊之間的導(dǎo)體，作為受壓梁，由于過(guò)大的彎矩，將永久變形(圖2-1c)。該變形通常是周向?qū)ΨQ(chēng)的?？v向電動(dòng)勢(shì)也可引起繞組的縱向位移，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)，繞組變形是電力變壓器最為常見(jiàn)的故障。繞組變形主要是變壓器遭受短路沖擊時(shí)，導(dǎo)致繞組徑向和軸向的尺寸變化引發(fā)繞組凸起或扭曲，繞組變形后給變壓器安全運(yùn)行留下重大安全隱患。通過(guò)對(duì)變壓器繞組檢測(cè)技術(shù)及各類(lèi)檢測(cè)方法進(jìn)行研究分析，對(duì)比2.3.1繞組的制造工藝和應(yīng)力設(shè)計(jì)變形。當(dāng)永久變形超過(guò)0.2%時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)飽和，應(yīng)力的輕微增加將導(dǎo)致溫度達(dá)不到75℃,結(jié)果往往比銘牌值小，必要時(shí)進(jìn)行換算。(3)分接位置對(duì)測(cè)3頻響曲線(xiàn)不同頻段靈敏度分析為了理解電感，電容和其他參數(shù)對(duì)頻率響應(yīng)曲線(xiàn)的影響，我們引入了靈敏度的概念。找出對(duì)不同頻段頻率響應(yīng)曲線(xiàn)影響最大的參數(shù)，以便對(duì)電感和電容參數(shù)的變化與頻率響應(yīng)曲線(xiàn)的變化之間的關(guān)系有一定的了解。靈敏度定義為：函數(shù)F的相對(duì)變化與參數(shù)x的相對(duì)變化之比，即：由上式求F對(duì)x的靈敏度時(shí)，可求出F對(duì)x的偏導(dǎo)數(shù)，再乘以△x不大時(shí)，由靈敏度的定義式可得出：由此式可看出靈敏度越大，則由△x引起的函數(shù)相對(duì)變化△F/F也越大，即F對(duì)x的變化較敏感。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)，繞組變形是電力變壓器最為常見(jiàn)的故障。繞組變形主要是變壓器遭受短路沖擊時(shí)，導(dǎo)致繞組徑向和軸向的尺寸變化引發(fā)繞組凸起或扭曲，繞組變形后給變壓器安全運(yùn)行留下重大安全隱患。通過(guò)對(duì)變壓器繞組檢測(cè)技術(shù)及各類(lèi)檢測(cè)方法進(jìn)行研究分析，對(duì)比各種檢測(cè)方法的優(yōu)劣及穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。3.1.2頻響曲線(xiàn)對(duì)不同參數(shù)靈敏度的計(jì)算對(duì)與圖1-2等效電路，當(dāng)只有一級(jí)時(shí)等效電路模型圖如下圖3-1:…分別由靈敏度定義3-1求系統(tǒng)對(duì)K,C?,L的靈敏度，得：3.1.2靈敏度分析根據(jù)公式3-5,3—6,3-7,很容易知道：通用電力變壓器對(duì)應(yīng)于圖1-2中所示等效電路的分配參數(shù)。電感L通常約為10-2H,縱向電容K約為10-11F,接地電容約為10-9F。[47][48]由此可以看在100到幾百千赫的中頻帶，縱向電容的變化將對(duì)頻率響應(yīng)曲線(xiàn)產(chǎn)生最大的影上述計(jì)算和分析基于一階等效模型。為了驗(yàn)證結(jié)論的推廣，有必要對(duì)多層3.2頻率響應(yīng)仿真為了便于研究多電平模型中電感和電容參數(shù)變化與頻率響應(yīng)曲線(xiàn)變化之間在高頻電壓(通常高于1kHz)的作用下，單一采用一種方法進(jìn)行變壓器繞圖3-2變壓器繞組頻率響應(yīng)仿真電路參數(shù)LKC數(shù)值仿真結(jié)果如下圖3-3,3-4,其中綠色曲線(xiàn)為參數(shù)未發(fā)生變化時(shí)的頻率響(減小10%)時(shí)的頻率響應(yīng)，藍(lán)色(減小10%)時(shí)的頻率響應(yīng)。原曲線(xiàn)縱向電容變化頻響1從圖3-4可以看出，當(dāng)電感和縱向電容發(fā)生變化時(shí)，新的諧振峰值出現(xiàn)在在10和100kHz之間的頻帶，以及在100kHz到幾百kHz的中頻帶中，幅頻特性4繞組變形與電感、電容參數(shù)變化的關(guān)系為了進(jìn)一步推導(dǎo)出各頻段曲線(xiàn)變化與各種變壓器繞組變形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，4.1繞組電感的計(jì)算組。其電感的計(jì)算可以根據(jù)空心繞組的電感公式進(jìn)行計(jì)算，即為b一繞組的厚度。繞組電感量將增加；在W、D一定時(shí)，隨著1、b的增加，繞組電感量將減小。4.2繞組縱向電容的計(jì)算們都是分布參數(shù)，分別用C;和Cg表示。由平板電容計(jì)算公式得：變，如繞組高度，等效直徑，繞組厚度等。因此，如果發(fā)生整個(gè)繞組變形，相5繞組變形統(tǒng)計(jì)分析5.1出現(xiàn)整體變形的例子所示。從圖中可以看出，低壓繞組的相線(xiàn)圈經(jīng)歷了明顯的整體變形，整個(gè)繞組如圖5-3所示。從圖中可以看出，低壓B相線(xiàn)圈發(fā)生整體翹曲變形，局部彎曲變2002年8月13日，上元港站2號(hào)在廣州電力設(shè)備廠(chǎng)拆除。拆解照片如圖5-4所示。從圖中可以看出，低壓B相線(xiàn)圈發(fā)生了整體翹曲變形和局部彎曲變形。圖5-3東堤站3號(hào)變低壓b相繞組變形情況圖5-4上元崗站2號(hào)變低壓b相繞組變形情況5.2出現(xiàn)局部變形的例子在19臺(tái)吊檢的變壓器中，除8臺(tái)變壓器繞組未發(fā)生明顯形變外，其余變壓器繞組均有局部變形出現(xiàn)[53]。如圖5-5到5-11。圖5-5石湖站1號(hào)變低壓a相繞組局部變形圖5-6伍仙門(mén)站2號(hào)變中壓Cm相繞組局部變形圖5—7瑞寶站1號(hào)變低壓a相繞組局部變形圖5-8大涌站1號(hào)變高壓C相繞組局部變形圖5-9礪江電廠(chǎng)3號(hào)變高壓B相繞組局部變形圖5-10松仔嶺站1號(hào)變高壓B相繞組局部變形圖5-11流花站1號(hào)變低壓a相繞組局部變形5.3繞組變形統(tǒng)計(jì)從上面的變壓器繞組拆卸檢查照片可以看出，在19個(gè)升降變壓器中，除8區(qū)局名稱(chēng)電站名稱(chēng)變壓器號(hào)測(cè)量時(shí)間分頭位置環(huán)溫油溫文件名注入點(diǎn)測(cè)試點(diǎn)繞組變電所伍仙門(mén)#2變第8分接頭Am相中壓伍仙#2變第8分接頭中壓3變電所伍仙#2變第8分接頭中壓應(yīng)用該結(jié)論對(duì)無(wú)錫門(mén)站2號(hào)變壓器繞組變形進(jìn)行診斷，從圖6-1可以看出，變壓器中壓三相繞組受短路影響后，頻率響應(yīng)曲線(xiàn)為100。-300kHz中頻帶差別很大，可以相應(yīng)判斷變壓器中壓繞