电力变压器绝缘故障分析方法

《电力变压器绝缘故障分析方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电力变压器绝缘故障分析为了提高变压器故障诊断的水平，需要对变压器故障有一个系统的认识，这不仅有助于预防自然发生的故障，同时也有利于阻止人们可能引发故障的过失行为。1变压器故障的原因引起变压器故障的主要原因可归结为以下几个方面[65]：(1).制造工艺存在缺陷：如设计不合理、材料质量低劣及加工不精细等。(2).缺乏良好的管理及维护：如检修后干燥处理不充分，安装不细心，反常的过渡过程或持续的操作，以及由于检测能力有限导致某些故障未能及时发现而继续发展，或故障设备修复不彻底等。(3).绝缘老化：变压器在正常运行中，由于长期受到热、电、机械应力以及环境因素的影响，会发生一些不可

2、逆的变化过程，使绝缘老化，通常这一过程非常缓慢。但当设备发生某些异常情况时，则会加速绝缘老化过程，迅速形成故障。(4).恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及长期超过技术规定所允许的范围运行，往往是直接导致故障的起因。不同运行条件导致的各种故障如表2-1所示。表2-1运行条件引起的变压器故障运行条件条件特性原因引起的故障负载条件工作过程特性经常过载绕组过热、绝缘老化、分接烧损。停运时间过长绝缘受潮。操作过电压或雷电过电压主绝缘、纵绝缘损伤或击穿。系统近区短路绕组变形、绕组及分接开关过热烧蚀。环境条件工作现场特点高温过热、绝缘老化。低温外绝缘及橡胶垫圈劣化。有害气体结构件、外绝

3、缘腐蚀。地理、气象特点高湿度绝缘受潮、击穿。海拔>1000m允许温升降低。污染情况污秽、粉尘套管表面绝缘电阻降低，漏电流增加。2变压器典型故障及演变2.1电力变压器绝缘故障树变压器从结构上看包括铁芯、一、二次绕组、引出端子和冷却系统，有时还带有辅助的外部冷却器及分接变换装置。原则上讲，所有这些组、部件都有可能发生故障，但其发生的概率差异很大，为了保证分析的有效性，我们将研究的范围限制在较为常见的故障类型上。变压器故障分析是其可靠性设计、制造、试验与运行的基础。借助于故障树（FaultTree）形式，可以将变压器故障直观地逐级划分为基本故障类型。这不仅有利于对故障进行细致

4、的分析，而且对于我们认清导致故障的原因，改进设计和制造工艺都是非常有帮助的。本章参考江荣汉等对大型电力变压器故障进行的机辅分析结果[66]，建立了电力变压器故障树。将威胁大型变压器安全运行需尽快安排检修的情况作为顶故障。导致顶故障发生的中间级故障是按变压器主要组件故障划分的，变压器主故障树结构如图2-1所示。图2-1大型电力变压器主故障树进一步根据故障间的因果关系，可以分别找出导致中间级故障的更基本的故障原因，因而形成一系列故障子树如图2-2所示。a.绕组故障树b.铁芯故障子树c.主绝缘故障子树d.引线故障子树e.分接故障子树f.套管故障子树图2-2.电力变压器各主要组

5、件故障子树结构图据统计[3]，1990~1994年全国共发生110kV及以上等级变压器事故292台，事故容量23866.1MVA，以容量计的年平均事故率达1.09%。变压器事故按发生部位统计的情况如表2-2所示。表2-2.全国变压器事故部位分类表损坏部位电压等级绕组主绝缘及引线调压开关套管铁芯其他小计110kV台数10216351626177%57.69.019.89.01.13.5100220kV台数461115121792%50.012.016.313.01.17.6100330kV台数421119%44.522.211.111.111.1100500kV台数544

6、114%35.728.628.62.1100合计台数157335133315292%53.811.317.511.31.05.1100由表2-2可以看到，绕组、主绝缘和引线等绝缘系统，是变压器事故发生的主要部位，各电压等级的纵绝缘和主绝缘事故平均占总事故的65.0%；分接开关事故平均占总事故的17.5%；500kV套管事故率较高，占500kV变压器事故的28.6%；铁芯故障在现场比较常见，但一般多属慢性故障，运行中较易发现，因而引发的事故率较低，仅占1%。从表2-2中还可以发现，不明原因引起的事故也占有相当大的比例，这从侧面反映出变压器故障诊断是一项极为复杂、艰难的工作

7、，有时即使在吊芯之后对发生事故的原因仍难以确定。2.2不同历史时期变压器的主要事故原因变压器事故与生产工艺和运行环境密切相关，由于不同历史时期设计的变压器结构特点的不同，所以引发变压器事故的主要故障类型也在逐渐变化，国产大型变压器在不同历史时期主要的事故原因如下[67]：(1).七十年代因变压器电压等级提高，高压绕组结构由连续式改为纠结式，相邻匝间的工作场强由原来的200~300V/mm升高到2000~3000V/mm，开始时的设计仍采用薄绝缘结构，致使在正常运行条件下匝间短路事故屡有发生。1978年原机电部规定将220kV等级变压器的匝