电力变压器故障分析毕业论文

华北电力大学成人教育学院毕业设计专业班级指导教师学生姓名年月日22009届毕业设计（论文）任务书姓名专业电力系统自动化班级毕业设计（论文）题目变压器故障分析毕业设计（论文）工作起止时间地点毕业设计（论文）的内容：短路电流引起绝缘过热故障，短路电动力引起绕组变形故障绕组。变形技术改进和降低短路事故的措施，放电故障对变压器绝缘的影响，放电故障的类型与特征。固体纸绝缘故障，液体油绝缘故障。绝缘电阻及吸收比、极化指数检测。毕业设计（论文）的要求：⒈论文的内容要求：学生应具由综合运用知识的能力、文献资料的检索与阅读能力、(实验)能力；⒉撰写水平：要求概念清楚、内容正确、条理分明、语言流畅、结构严谨；⒊论文正文字数：12000左右；书写要求：正文一律用A4纸打印，论文标题用黑体号字，正文用宋体小4号字。每页38行，每行40各字；⒋毕业设计（论文）的装订顺序：封面；任务书；目录；正文；设计图纸说明；参考文献；封底；设计图纸令附。教研室主任签名：指导教师签名：学生签名：3电力变压器故障分析摘要：电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。如外力的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影响，已成为发生故障的主要因素。同时，部分工作人员业务素质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行。关键词：电力变压器故障电力系统分析4目录第一章变压器故障…………………………………………………………………………………4第一节短路故障…………………………………………………………………………………….51．短路电流引起绝缘过热故障……………………………………………………………….52．短路电动力引起绕组变形故障…………………………………………………………….63．绕组变形的特点………………………………………………………………………………..74．技术改进和降低短路事故的措施……………………………………………………..….8第二节放电故障…………………………………………………………………………………...9一、放电故障对变压器绝缘的影响…………………………………………………….…..9二、放电故障的类型与特征…………………………………………………………………..10第三节绝缘故障………………………………………………………………………………...121．固体纸绝缘故障…………………………………………………………………………....122．液体油绝缘故障………………………………………………………………………………143．干式树脂变压器的绝缘与特性………………………………………………………….164．影响变压器绝缘故障的主要因素……………………………………………………….16第二章变压器故障检测………………………………………………………………………..19第一节变压器故障的油中气体色谱检测………………………………………………….19第二节特征气体变化与变压器内部故障的关系………………………………………..211．根据气体含量变化分析判断……………………………………………………………..21第三节绕组直流电阻检测……………………………………………………………………..231．DL／T596--1996预试规程的试验周期和要求……………………………………..242．减少测量时间提高检测准确度的措施………………………………………………..243.直流电阻检测与故障诊断实例…………………………………………………………….25第四节绝缘电阻及吸收比、极化指数检测………………………….…………….…….271．绝缘电阻的试验原理………………………………………………………………………..272．绝缘电阻的试验类型………………………………………………………………………..29结论…………………………………………………………………………………………………….32致谢…………………………………………………………………………………………………….33参考文献……………………………………………………………………………………………..345第一章变压器故障油浸电力变压器的故障常被分为内部故障和外部故障两种。内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相问短路、绕组的线匝之间发生的匝问短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。外部故障为变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地。由于变压器故障涉及面较广，具体类型的划分方式较多，如从回路划分主要有电路故障、磁路故障和油路故障。若从变压器的主体结构划分，可分为绕组故障、铁心故障、油质故障和附件故障。同时习惯上对变压器故障的类型一般是根据常见的故障易发区位划分，如绝缘故障、铁心故障、分接开关故障等。而对变压器本身影响最严重、目前发生机率最高的又是变压器短路故障，同时还存在变压器渗漏故障、油流带电故障、保护误动故障等等。所有这些不同类型的故障，有的可能反映的是热故障，有的可能反映的是电故障，有的可能既反映过热故障同时又存在放电故障，而变压器渗漏故障在一般情况下可能不存在热或电故障的特征。因此，很难以某一范畴规范划分变压器故障的类型，本书采用了比较普遍和常见的变压器短路故障、放电故障、绝缘故障、铁心故障、分接开关故障、渗漏油气故障、油流带电故障、保护误动故障等八个方面，按各自故障的成因、影响、判断方法及应采取的相应技术措施等，分别进行描述。第一节短路故障变压器短路故障主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。变压器正常运行中由于受出口短路故障的影响，遭受损坏的情况较为严重。据有关资料统计，近年来，一些地区110kV及以上电压等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50％以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失，因此，尤应引起足够的重视。出口短路对变压器的影响，主要包括以下两个方面。1．短路电流引起绝缘过热故障变压器突发短路时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。变压器发生出口短路时，短路电流的绝对值表达式为（1-1）式中(n)——短路类型的角标；——比例系数，其值与短路类型有关；6——所求短路类型的正序电流绝对值。不同类型短路的正序电流绝对值表达式为（1-2）式中E——故障前相电压Xl——等值正序阻抗——附加阻抗。变压器的出口短路主要包括：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路等几种类型。据资料统计表明，在中性点接地系统中，单相接地短路约占全部短路故障的65％，两相短路约占10％～15％，两相接地短路约占15％一20％，三相短路约占5％，其中以三相短路时的短路电流值最大，国标GBl094·5--85中就是以三相短路电流为依据的。忽略系统阻抗对短路电流的影响，则三相短路表达式为（1-3）式中／5；’I三相短路电流；U－变压器接人系统的额定电压Zt－变压器短路阻抗；IN－变压器额定电流；UN－变压器短路电压百分数。对220kV三绕组变压器而言，高压对中、低压的短路阻抗一般在10％一30％之间，中压对低压的短路阻抗一般在10％以下，因此变压器发生短路故障时，强大的短路电流致使变压器绝缘材料受热损坏。2．短路电动力引起绕组变形故障变压器受短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的；如果短路电流大，继电保护延时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效应也会使变压器损坏。因此诊断绕组变形程度、制订合理的变压器检修周期是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。绕组受力状态如图1—1、图1—2所示。由于绕组中漏磁中。的存在，载流导线在漏磁作用下受到电动力的作用，特别是在绕组突然短路时，电动力最严重。漏磁通常可分解为纵轴分量月和横轴分量月，。纵轴磁场月使绕组产生辐向力，而横轴磁场月·使绕组受轴向力。轴向力使整个绕组受到张力P1，在导线中产生拉伸应力。而内绕组受到压缩力P2，导线受到挤压应力。7图1—1变压器绕组漏磁及受力示意图图l—2变压器绕组受力分析图轴向力的产生分为两部分，一部分是由于绕组端部漏磁弯曲部分的辐向分量与载流导体作用而产生。它使内、外绕组都受压力：由于绕组端部磁场B’最大因而压力也最大，但中部几乎为零，绕组的另一端力的方向改变。轴向力的另一部分是由于内外安匝不平衡所产生的辐向漏磁与载流导体作用而产生，该力使内绕组受压，外绕组受拉；安匝不平衡越大，该轴向力也越大。因此，变压器绕组在出口短路时，将承受很大的轴向和辐向电动力。轴向电动力使绕组向中间压缩，这种由电动力产生的机械应力，可能影响绕组匝间绝缘，对绕组的匝间绝缘造成损伤；而辐向电动力使绕组向外扩张，可能失去稳定性，造成相间绝缘损坏。电动力过大，严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂。对于由变压器出口短路电动力造成的影响，判断主变压器绕组是否变形，过去只采取吊罩检查的方法，目前一些单位采用绕组变形测试仪进行分析判断，取得了一些现场经验，如有些地区选用TDT—1型变压器绕组变形测试仪进行现场测试检查，通过对主变压器的高、中、低压三相的九个绕组分别施加l0kHz至lkHz高频脉冲，由计算机记录脉冲波形曲线并储存。通过彩色喷墨打印，将波形绘制出图，显示正常波形与故障后波形变化的对比和分析，试验人员根据该仪器特有的频率和波形，能比较科学地准确判断主变压器绕组变形情况。对于变压器的热稳定及动稳定，在给定的条件下，仍以设计计算值为检验的依据，但计算值与实际值究竟有无误差，尚缺少研究与分析，一般情况下是以设计值大于变压器实际承受能力为准的。目前逐步开展的变压器突发短路试验，将为检验设计、工艺水平提供重要的依据。变压器低压侧发生短路时，所承受的短路电流最大，而低压绕组的结构一般采用圆筒式或螺旋式多股导线并绕，为了提高绕组的动稳定能力，绕组内多采用绝缘纸筒支撑，但有些厂家仅考虑变压器的散热能力，对于其动稳定，则只要计算值能够满足要求，便将支撑取消，于是当变压器遭受出口短路时，由于动稳定能力不足，而使绕组变形甚至损坏。3．绕组变形的特点通过检查发生故障或事故的变压器进行和事后分析，发现电力变压器绕组变形是诱发多种故障和事故的直接原因。一旦变压器绕组已严重变形而未被诊断出来仍继续运行，则极有可能导致事故的发生，轻者造成停电，重者将可能烧毁变压器。致使绕组变形的原因，主要是绕组机械结构强度不足、绕制工艺粗糙、承受正常容许的短路电流冲击能力和外部机械冲击能力差。因此变压器绕组变形主8要是受到内部电动力和外部机械力的影响，而电动力的影响最为突出，如变压器出口短路形成的短路冲击电流及产生的电动力将使绕组扭曲、变形甚至崩溃。(1)受电动力影响的变形。1)高压绕组处于外层，受轴向拉伸应力和辐向扩张应力，使绕组端部压钉松动、垫块飞出，严重时，铁轭夹件、拉板、紧固钢带都会弯曲变形，绕组松弛后使其高度增加。2)中、低压绕组的位置处于内柱或中间时，常受到轴向和辐向压缩力的影响，使绕组端部紧固压钉松动，垫块位移；匝间垫块位移，撑条倾斜，线饼在