关于配电变压器损坏问题的探究

  仪器信息网 ·  2009-05-20 21:40  ·  8341 次点击
截至2008年年末统计,我县共有配电变压器1151台,总容量为83284干伏安。搞好配电变压器的运行维护,分析配电变压器的故障和损坏原因,采取相应对策,这是摆在我们面前的一项十分重要的研究课题。
一、我县配电变压器的损坏情况和运行现状
(一)我县配电变压器的损坏情况。根据1983年盖州和熊岳两个农电试修所的不完全统计,全年因各种原因而交接修理的配电变压器有210台。其中因线圈受潮绝阻不合格的有86台;受外力破坏打碎套管的有13台,其余则是由于其它缺陷所致。其损坏率为每百台5.3次。究其损坏原因主要有:(1)因缺油、油中含有水分、杂质,使线圈绝缘受潮和油耐压强度降低而损坏的有44台,占总损坏台数的39.6%;(2)因累计过负荷,温升超过规定值,使绝缘介质变脆老化,变压器油过热分解而损坏的有19台,占总损坏数的17。1%;(3)因没安装避雷器或避雷器失效被雷击而损坏的有15台,占总损坏台数的13.5%;(4)因架设不合格,外力因素或失修造成二次侧混线短路而损坏的有11台,占总损坏台数的9.9%;(5)因发生过载、短路时,一、二次侧没有安装合格的熔丝,失去保护而损坏的有7台,占总损坏台数的6.3%;(6)因高压套管受污、受损对油箱击穿放电而损坏的有5台,占总损坏台数的4.5%。
配电变压器的损坏,不仅造成严重的经济损失,还会造成重大的触电伤亡事故。我县在这方面的教训是极为惨痛的。
为了及时发现配电变压器存在的缺陷,自今年三月份开始,我局安排了盖州、熊岳两个试修所,对全县各农村用户配电变压器全面进行检查试验,检查试验结果表明,有相当数量的配电变压器是带病运行的。例如,仅就盖州试修所现已试验完的535台的配电变压器运行情况看,其中缺油的有105台,占试验总数的19.6%;油耐压合格的有38台,占试验总合数的7.1%;不合格的有50台,占试验总台数的9.3%;交流耐压不合格的有30台,占试验总台数的5.6%。
二、配电变压器损坏原因分析
经验证明,配电变压器内损坏,大都是绝缘结构、绝缘介质在各种因素(如温度、电气、化学和机械等)的作用下,遭到损坏所致。
温度是配电变压器运行中最重要的因素。它是由介质损失和变压器的铜铁损而引起的。除正常运行温度外,还会碰到过载和短路时产生的过电流引起的温度骤升(短路时短路电流达到额定电流的25~30倍。因而,铜损将达到额定电流时几百倍,使绕组温度上升非常迅速)。
变压器的固体绝缘介质在温度作用下,将会失去水分、变脆、机械强度下降。若温度持续上升,使发热量不断增加,形成恶性循环使绝缘介质进一步烧熔、烧裂、烧焦,直至完全破坏。这就是所谓的热击穿。发生热击穿的时间较慢,一般要经历数小时的时间。但当突发短路时,所经历的时间比较短,当有适合的保护时,不会发生热击穿。如果我们以绕组温度达到250℃不烧毁为限,所需时间为:
根据熔丝的安一秒特性,熔丝会提前熔断。
变压器油在温度作用下会发生过热分解,使性能劣化。瓷质绝缘如套管在温度作用下也将会出现空隙,以致损坏。
电气作用也是配电变压器运行中经常耐受的因素。变压器的绝缘,除了长期承受工作电压外,而且还将短时或瞬时承受内部过电压和大气过电压的作用。工作电压的作用是长期的,主要从绝缘薄弱的部位局部放电,从而发展为电化学击穿。而过电压的作用,主要是产生积累效应,使劣化程度扩大,最后导致电击穿。电击穿的形成机理是绝缘介质中的自由电子,在强电场的作用下,使其运动速度加快,动能剧增,发生游离,形成电子崩,构成放电形成阶段。如放电通道进一步发展,电流剧增,介质破坏,电压降为零,构成放电完成阶段,即主放电阶段。主放电时间很快,一般在零点几秒内就可完成。
化学作用也是配电变压器运行中不可避免的因素。化学作用主要是指氧化,水解和生成沉淀物的过程。例如固体绝缘介质、变压器油接触空气后,在温度的共同作用下,可引起氧化析出沉淀物,腐蚀、影响绝缘,使其发生化学变化;导致老化最后以击穿的形式而破坏。化学变化主要是由于在绝缘介质中电场不均匀的地方,发生局部放电而引起的。我们把局部放电引起介质的化学变化,使之老化直至最后发展成热击穿的全过程叫做电化学击穿。电化学击穿的时间一般较长,有时要经历数小时直至数年。
机械力的作用,往往也是变压器运行中可能遇到的,如电动力。尤其是突发短路,将出现很大电动力(因为电动力与电流的平方成正比,突发短路时变压器绕组受到的电动力可达额定时的几百倍),往往使绝缘遭到机械破坏。
根据上述各种击穿的机理,通过对损坏的配电变压器修试分析,说明配电变压器的损坏大都是由于电击穿和电化学击穿而引起的。绝缘结构绝缘介质存在的某些缺陷,是造成电击穿和电化学击穿的内在原因。这可以从下述修试实践中得到证明:(1)绝缘介质中存在气隙,浸漆不佳,其中形成一定空腔,在一定的电场强度下而击穿;(2)绝缘结构中存在薄弱部位,如线圈端部、引线、线圈间、匝间等电场强度分布不均,在较高外施电压作用下而击穿;(3)绝缘结构工艺不良。如导线表面有角、毛刺,油箱及金属构件中有尖角,纸筒与垫块间、线匝与垫块间有楔形油隙,在较高的电场作用下而击穿;(4)浸漆工艺不好,在浸漆的绝缘件中,形成含有气体的漆瘤、漆泡。其中气体的击穿强度低,因发生放电而击穿;(5)金属部件和导体间的电气连接不良、绝缘处理不好,于该处发生放电而击穿;(6)变压器油中含有气体、杂质、水分使击穿电压大为降低。例如:当油中存在气泡时,其在电压作用下的场强与介质的介电系数成反比。
故气泡中的场强远比油低,故气泡极易放电。而水分在电场作用下易发生极化,形成沿电场方向的杂质“小桥”,因其泄电漏电流较大,引起杂质发热,使水分气化,最后导致放电击穿。

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