故障分析1

1、第一章第一章變壓器的運(yùn)行維護(hù)及故障處理變壓器的運(yùn)行維護(hù)及故障處理第一節(jié)變壓器的運(yùn)行原則一、變壓器運(yùn)行允許溫度變壓器在運(yùn)行中要產(chǎn)生銅損和鐵損，這兩部分損耗最后全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使變壓器的鐵心和繞組發(fā)熱，變壓器的溫度升高。對(duì)于油浸式自然空氣冷卻的電力變壓器來(lái)說(shuō)，鐵心和繞組產(chǎn)生的熱量一部分使自身溫度升高，其余部分則傳遞給變壓器油，再由油傳遞給油箱和散熱器。當(dāng)變壓器溫度高于周圍介質(zhì)(空氣或油)的溫度時(shí)，就會(huì)向外散熱。變壓器的溫度與周圍介質(zhì)溫度的差

2、別愈大，向外散熱愈快。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量等于單位時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去的熱量時(shí)，變壓器的溫度就不再升高，達(dá)到了熱的穩(wěn)定狀態(tài)。若變壓器的溫度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)允許值，則變壓器的絕緣容易損壞。因?yàn)榻^緣長(zhǎng)期受熱后要老化，溫度愈高，絕緣老化得愈快。當(dāng)絕緣老化到一定程度時(shí)，由于在運(yùn)行中受到振動(dòng)便會(huì)使絕緣層破壞。另一方面，即使絕緣還沒(méi)有損壞，但是溫度愈高，在電動(dòng)力的作用下，絕緣越容易破裂，絕緣的性能愈差，便很容易被高電壓擊穿而造成故障。因此，變壓器正

3、常運(yùn)行時(shí)，不允許超過(guò)絕緣的允許溫度。我國(guó)電力變壓器大部分采用A級(jí)絕緣，即浸漬處理過(guò)的有機(jī)材料，如紙、木材、棉紗等。在變壓器運(yùn)行時(shí)的熱量傳播過(guò)程中，各部分的溫度差別很大，繞組的溫度最高，其次是鐵心的溫度，絕緣油的溫度低于繞組和鐵心的溫度，而且上部油溫還高于下部油溫。變壓器運(yùn)行中的允許溫度是按上層油溫來(lái)檢查的，上層油溫的允許值應(yīng)遵守制造廠的規(guī)定。采用A級(jí)絕緣的變壓器，在正常運(yùn)行中，當(dāng)最高周圍空氣溫度為40℃時(shí)，變壓器繞組的極限工作溫度為10

4、5℃。由于繞組的平均溫度比油溫高10℃，同時(shí)為了防止油質(zhì)劣化，所以規(guī)定變壓器上層油溫最高不超過(guò)95℃。而在正常情況下，為保護(hù)絕緣油不致過(guò)度氧化，上層油溫以不超過(guò)85℃為宜。對(duì)于采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷和風(fēng)冷的變壓器，上層油溫最高不超過(guò)80℃，而正常運(yùn)行時(shí)，上層油溫不宜經(jīng)常超過(guò)75℃。當(dāng)變壓器絕緣的工作溫度超過(guò)允許值后，每升高8℃，其使用期限便減少一半，這就是過(guò)去沿用的8℃規(guī)則。例如，絕緣的溫度經(jīng)常保持在95℃時(shí)，其使用年限為20年；溫度為10

5、5℃時(shí)，約為7年；溫度為120℃時(shí)，約為2年?？梢?jiàn)變壓器的使用年限主要決定于繞組絕緣的運(yùn)行溫度，繞組溫度越高，絕緣損壞得越快。油浸式變壓器最高上層油溫，可按表11的規(guī)定運(yùn)行(以溫度計(jì)測(cè)量)。二、變壓器運(yùn)行允許溫升變壓器溫度與周圍介質(zhì)溫度的差值稱作變壓器的溫升。由于變壓器內(nèi)部熱量的傳播不均勻，故變壓器各部位的溫度差別很大，這對(duì)變壓器的絕緣強(qiáng)度有很大影響。其次，當(dāng)變壓器溫度升高時(shí)，繞組的電阻就會(huì)增大，還會(huì)使銅損增加。因此，需要對(duì)變壓器的額定

6、負(fù)荷時(shí)各部分的溫升作出規(guī)定，這就是變壓器的允許溫升。對(duì)A級(jí)絕緣的變壓器，當(dāng)周圍空氣溫度最高為40℃時(shí)，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，繞組的溫升為65℃。當(dāng)周圍空氣溫度超過(guò)了允許值后，就不允許變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行，因?yàn)檫@時(shí)散熱困難，會(huì)使變壓器繞組過(guò)熱。當(dāng)周圍空氣溫度低于允許值時(shí)，雖然變壓器外殼的散熱能力大大增加，在同樣的負(fù)荷下，變壓器外殼的溫度很低，但仍不允許變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。這是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部的散熱能力不與周圍空氣溫度的變化成正比，變壓器內(nèi)部本體的散熱

7、能力不能相應(yīng)地提高的緣故。例如，當(dāng)周圍空氣溫度在O以下時(shí)，若變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行而讓上層油溫維持在很高溫度，如70一(2)斷路器應(yīng)能快速斷開(kāi)，即跳閘時(shí)間要短，滅弧速度要快。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，要求繼電保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作快，斷路器斷開(kāi)愈迅速越好。這樣可以縮短電網(wǎng)的故障時(shí)間和減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損害，更重要的是在超高壓電網(wǎng)中，縮短斷路器的斷開(kāi)時(shí)間，可以增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而保證輸電線路的輸送容量。(3)能快速動(dòng)作的自動(dòng)重合閘。架空輸電線路的

8、短路故障，大多數(shù)是雷害、鳥(niǎo)害等臨時(shí)性故障。因此，為了提高供電可靠性并增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，線路保護(hù)多采用自動(dòng)重合閘方式。斷路器重合后，如故障并未消除，斷路器必須再次跳閘，切斷短路故障。采用自動(dòng)重合閘的斷路器，應(yīng)在很短時(shí)間內(nèi)可靠地連續(xù)合分幾次短路故障，所以斷路器的負(fù)擔(dān)是很重的。為此，要求斷路器有較高的動(dòng)作速度，且無(wú)電流間隔時(shí)間要短，在多次斷開(kāi)故障以后，斷路器的遮斷容量不應(yīng)降低或降低甚少。目前采用的三相快速自動(dòng)重合閘的無(wú)電流間隔時(shí)間不大于0

9、.35s。單相自動(dòng)重合閘的無(wú)電流間隔時(shí)間一般整定在1s左右，以保證重合閘的成功率。(4)遮斷(斷流)容量要大于系統(tǒng)短路容量。斷路器在切斷電路時(shí)，主要的困難是熄滅電弧。由于電網(wǎng)電壓較高，電流較大，斷路器在切斷電路時(shí)，觸頭分離后，觸頭間還會(huì)出現(xiàn)電弧，只有使電弧熄滅，電路中的電流才被切斷，電路的斷開(kāi)任務(wù)方為完成。標(biāo)志高壓斷路器短路故障能力的參數(shù)是遮斷容量(斷流容量)，一般遮斷容量大，就表示斷路器切斷故障的電流的能力大，反之，則切斷故障電流的能

10、力小。在電網(wǎng)中有三相之間的各種形式的短路，如三相、兩相、單相接地和異地兩相接地短路等。對(duì)于這些故障，斷路器必須能夠正常切斷，因此斷路器的遮斷容量必須大于短路容量，以避免斷路器在斷開(kāi)短路電流時(shí)引起爆炸或擴(kuò)大故障。(5)斷路器在通過(guò)短路電流時(shí)，要有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。所謂動(dòng)穩(wěn)定性，就是斷路器能承受短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力作用而不至于被破壞的能力。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，在斷路器中通過(guò)很大的短路電流，由電流而產(chǎn)生的電動(dòng)力能夠達(dá)到很大的數(shù)值。

11、——方面，它可能在斷路器的部件上(如套管等)產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，造成部件的機(jī)械損壞；另一方面，電動(dòng)力使一定結(jié)構(gòu)的觸頭減少了接觸壓力，改變了觸頭的工作狀態(tài)。因此，必須滿足動(dòng)穩(wěn)定性的要求，不使斷路器受到機(jī)械損壞。所謂熱穩(wěn)定性，就是斷路器能承受短路電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)作用而不致?lián)p壞。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，在斷路器中通過(guò)很大的短路電流，由于短路電流作用的時(shí)間很短，電流在斷路器中形成的電阻損耗、渦流和磁滯損耗、介質(zhì)損耗等所產(chǎn)生的熱量來(lái)不及向外散出，

12、因此，發(fā)熱體的溫度將急劇上升。這樣，將導(dǎo)致金屬材料機(jī)械強(qiáng)度顯著降低，觸頭進(jìn)一步氧化而被破壞，有機(jī)絕緣和變壓器油會(huì)加速老化，使擊穿電壓大大降低，最后導(dǎo)致斷路器的故障。因此，斷路器在遮斷短路電流時(shí)，各部分的溫度不應(yīng)超過(guò)短時(shí)工作的允許值，以保證斷路器的安全運(yùn)行。二、斷路器運(yùn)行原則(1)各類型高壓斷路器，允許按額定電壓和額定電流長(zhǎng)期運(yùn)行。(2)斷路器的負(fù)荷電流一般不應(yīng)超過(guò)其額定值。在事故情況下，斷路器過(guò)負(fù)荷也不得超過(guò)10％，時(shí)間不得超過(guò)4h。(