羅 壯

(遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

1 引言

某公司共有六臺(tái)高壓公用變壓器，其中#1高壓公用變壓器的型號(hào)為SFF3—31500/20，5月10日，#1高壓公用變壓器輕瓦斯動(dòng)作。經(jīng)變壓器油中溶解氣體的色譜分析總烴及乙炔等氣體含量嚴(yán)重超標(biāo)見表1。變壓器必須停電檢修。

表1 物質(zhì)中色譜分析總烴及乙炔等氣體含量

2 分接開關(guān)及鐵芯線圈檢查

根據(jù)色譜分析結(jié)果可斷定，變壓器內(nèi)一定有放電過(guò)熱的地方。所以吊罩后首先對(duì)變壓器的分接開關(guān)進(jìn)行查看。發(fā)現(xiàn)分接開關(guān)的動(dòng)觸頭，靜觸頭表面光滑，接觸緊密，金屬表面無(wú)變色，無(wú)燒蝕無(wú)虛接過(guò)熱痕跡;變壓器內(nèi)的各個(gè)焊接頭非常牢固，絕緣距離合乎要求。

當(dāng)檢修人員蹬上變壓器上端，俯視變壓器鐵芯時(shí)，發(fā)現(xiàn)A相壓板偏移。鐵芯與線圈頂端的壓板幾乎接在一起，如圖1所示。并且在鐵芯與壓板的距離最近處有放電痕跡。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)B、C兩相的壓板也發(fā)生了不同程度的偏移。只不過(guò)偏移的距離不大，沒(méi)有達(dá)到鐵芯與壓板之間能放電的程度。壓板的正確位置應(yīng)為它的內(nèi)圓與鐵芯的距離應(yīng)是均勻的。放電的位置就是故障點(diǎn)所在。

圖1 俯視變壓器鐵芯圖

3 故障分析

(1)壓釘松動(dòng)

變壓器在運(yùn)行中鐵芯不僅發(fā)熱，而且還受到電磁振動(dòng)。因?yàn)檎駝?dòng)，使固定壓板的壓釘松動(dòng)，壓釘松動(dòng)后，壓板就會(huì)在電磁振動(dòng)下逐漸移位。最后壓板內(nèi)側(cè)與鐵芯靠在一起，發(fā)生放電。壓板的材質(zhì)為鋼板，壓板與上夾件之間用金屬片連接，而壓板與壓釘之間有一個(gè)絕緣墊。因?yàn)閴横數(shù)纳隙藬Q在上夾件的螺絲孔內(nèi)，所有壓釘又通過(guò)上夾件接地。壓板的型狀是一個(gè)有缺口的圓環(huán)，在壓板的缺口處，由于受到繞組與鐵芯的感應(yīng)而產(chǎn)生一匝感應(yīng)電勢(shì)。如果壓釘與壓板之間的絕緣損壞，那么壓板上的感應(yīng)電勢(shì)會(huì)通過(guò)壓釘與上夾件形成短路，產(chǎn)生短路電流。鐵芯正常情況下只有一點(diǎn)接地。當(dāng)它與壓板靠在一起，那么部分鐵芯形成閉合回路，使鐵芯局部過(guò)熱。同理壓板也會(huì)因此局部過(guò)熱。一般情況下，變壓器油及絕緣材料在變壓器運(yùn)行中會(huì)逐漸老化而分解，并慢慢地產(chǎn)生少量的低分子烴類，一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w。這此氣體大部分溶解在油中。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生過(guò)熱或放電故障時(shí)，會(huì)加快產(chǎn)生這種氣體的速度。一但產(chǎn)生氣體數(shù)量大于溶解于油中的數(shù)量時(shí)，便會(huì)有一部分氣體進(jìn)入氣體繼電器，使輕瓦斯動(dòng)作。

1#高壓公用變壓器出現(xiàn)輕瓦斯動(dòng)作后，所有負(fù)荷被減掉，使其處于空載狀態(tài)，此時(shí)的產(chǎn)氣數(shù)率降低。變壓器空載時(shí)，有兩種磁通:一種是與兩個(gè)繞組都相磁鏈的，在鐵芯內(nèi)成閉合回路的主磁通;另一種是與一次繞組相磁鏈的以非磁性物質(zhì)為閉合回路的一次繞組漏磁通。而漏磁通的大小直接與一次電流I1的大小成正比。空載時(shí)一次電流的數(shù)值很小，這時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)有三個(gè)組成部分:主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)，它又分為一次繞組感應(yīng)電勢(shì)，其有效值為E1=4.44fw1Φm和二次繞組感應(yīng)電勢(shì)其有效值為E2=4.44fw2Φm。一次繞組漏磁通感應(yīng)電勢(shì)其有效值為和電阻電勢(shì)，其有效值為Eil=I1r1。在空載時(shí)，只有空載電流I0流過(guò)一次繞組，產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)F0=I0W1。在F0作用下產(chǎn)生主磁通Φ，并感應(yīng)出電勢(shì)E1與外加電壓U1相平衡。二次繞組中只有感應(yīng)電勢(shì)E2沒(méi)有電流。在二次繞組接上負(fù)載后，有電流 I2流過(guò)。產(chǎn)生磁勢(shì) F2=I2W2。由于F2與F0作用在同一個(gè)閉合鐵芯時(shí)，會(huì)使主磁通Φ產(chǎn)生變化的趨勢(shì)。主磁通一但發(fā)生變化，那么電勢(shì)的平衡狀態(tài)就會(huì)被破壞。而在外加電壓 U1的作用下主磁通是不能發(fā)生變化的。為了保持電勢(shì)的平衡一次繞組中的電流會(huì)增大，以保證主磁通不變，使電勢(shì)得到平衡。變壓器有負(fù)載時(shí)，外加電壓U1與一次繞組主磁通感應(yīng)電勢(shì)E1，漏磁通感應(yīng)電勢(shì)EIL電阻電勢(shì)Eir相平衡即U1=(E1+EIL+Eir)三個(gè)電勢(shì)中E1是主要的。而EIL和EIr與空載時(shí)相比，數(shù)值上要稍大些。而變壓器線圈的壓板上有一匝感應(yīng)電勢(shì)，因此產(chǎn)氣數(shù)率在故障變壓器有負(fù)載時(shí)增大，空載時(shí)降低。

(2)壓板設(shè)計(jì)不合理

用鐵壓板固定繞組本身就存在著隱患。首先鐵壓板除了固定繞組外，并沒(méi)有其它電氣作用。壓板在變壓器運(yùn)行中由于受到電磁感應(yīng)產(chǎn)生懸浮電位，必須用接地片連接。其次，固定壓板的壓釘擰得再緊也不能保證壓釘在長(zhǎng)期電磁振動(dòng)中永遠(yuǎn)堅(jiān)固不松動(dòng)。因此，壓板一但發(fā)生移動(dòng)就會(huì)有碰到鐵芯的危險(xiǎn)。

4 處理方法

首先松開緊固壓釘?shù)穆菽?，然后松開壓釘，移動(dòng)壓板，使壓板的內(nèi)側(cè)與鐵芯之間的距離保持均勻。最后擰緊壓釘，再擰緊壓釘上的螺母，處理結(jié)束。

5 改進(jìn)建議

(1)在壓板與鐵芯之間加入2～3mm厚的絕緣紙板，圍著鐵芯做成絕緣紙筒。紙筒的接縫處用白布帶固定，如圖2所示。絕緣紙板的寬度可根據(jù)實(shí)際情況確定，以能擋住壓板為準(zhǔn)。絕緣紙板在油中起隔板的作用，而油又填充了紙板中的空隙，耐電壓強(qiáng)度非常高。即使以后壓板與鐵芯又靠在一起，可是中間有層絕緣紙板，它們之間的放電現(xiàn)象就不會(huì)發(fā)生。此種方法即簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)可靠。

圖2 鐵芯的固定示意圖

圖3 壓板的處理意

(2)如果壓板的材質(zhì)改用其它有一定機(jī)械強(qiáng)度的非金屬絕緣材質(zhì)代替。而且在壓釘頂?shù)綁喊宓奈恢米鰝€(gè)比壓釘直徑略粗一點(diǎn)的定位坑，如圖3所示。那么壓板的位置既不會(huì)移動(dòng)，也不用接地片連接了。同時(shí)建議生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)變壓器時(shí)，直接用非金屬板代替金屬壓板，以免給用戶帶來(lái)不必要的損失。

［1］ 中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》［S］.中國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)發(fā)布.

［2］ 中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》［S］.中國(guó)電力工業(yè)部發(fā)布.