摘要:电力变压器的安全稳定运行日益受到各界的关注,尤其越来越多的大容量变压器进网运行,在电力分配和传输的整个过程中,能量转换和传输的核心就是变压器。电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件,为了供电的可靠性和系 统正常运行,就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度,设置性能良好、动作可靠的继电保护装置。
关键词:发电厂电气部分;变压器保护设计;故障分析
1发电厂电气部分常见变压器故障及不正常运行状态
1.1发电厂电气部分常见变压器的故障类型主要有:
(1)油箱内故障:包括绕组的接地短路、相间短路、匠间短路以及铁心的烧损等,这些故障将产生电弧,烧坏绕组绝缘及铁心,引起绝缘材料及变压器油的强烈气化,甚至造成油箱的爆炸。
(2)油箱外的故障:主要是套管和引出线上发生接地短路、相间短路等。
1.2发电厂电气部分常见变压器的不正常运行状态
不正常运行状态主要有:
(1)由于变压器外部相间短路引起的过电流和中性点过电压。
(2)由于负荷超过额定容量而引起的过负荷。
(3)由于漏油等原因而引起的油面降低。
2发电厂电气部分变压器保护装置
2.1瓦斯保护
当在变压器内部发生故障时,由于故障点电流和电弧的作用,将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体,因气体比较轻,它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时,油会迅速膨胀并产生大量的气体,此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点,可以构成反应于上述气体而动作的保护装置,称为瓦斯保护。反应变压器油箱内部故障和油面降低的保护,容量为800KVA及以上的油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。
一般瓦斯气体容积整定范围为250-300cm3,变压器容量在10000KVA以上时,一般正常整定值为250cm3,气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6-1.5m/s,在整定流速时均以导油管中的流速为准,而不依据继电器处的流速。但是,在变压器外部故障时,由于穿越性故障电流的影响,在导油管中的流速为准约为0.4-0.5m/s。因此,为发防止穿越性故障时瓦斯保护误动作,可将油流速度整定范围为1m/s。
2.2纵联差动保护
反应变压器绕组和引出线的相间短路的保护,对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路能起保护作用。且容量为6300KVA及以上的厂用工作变压器和并列运行的变压器、10000KVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器、以及2000KVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器应装设纵联差动保护。
3复合电压闭锁过电流保护
3.1三绕组变压器当外部短路时,过流保护应保证有选择性的只断开直接供给故障点短路电流那一侧的断路器,从而使另外两侧绕组仍然可以继续工作。
32在两侧电源的三绕组变压器上,应当在三侧都装设过电流保护,而且在动作时限最小的一侧加方向元件,以保证动作的选择性,在装设方向元件后,还应采取措施,保证在变压器内部故障时能起后备作用。
3.3为提高保护的灵敏度,以及简化接线,装设复合电压起动的过流保护。
4变压器故障分析
4.1分析故障的程度
通过对故障的分析,综合以往的经验,当烃的总量超过了规定的警戒值的时候,通过采集分析计算出油中溶解的绝对以及相对气体率的含量,接着就可以判断出变压器故障的严重程度。当故障还处于逐渐发展的阶段时,技术人员需要通过计算产气率来更加准确的判断故障。而目前比较常见的方法就是使用绝对产气速率。
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4.2故障的类型与性质
技术人员知道,四比值法可以反映热分解的温度范围,三比值法可以帮助技术人员找出故障发生的气体组份与故障的关系。当三比值编码等于022的时候,说明了变压器存在高于700摄氏度的过热性故障。而四比值编码的值等于02D2的时候,则说明了导电回路中存在着过热性的故障。
通过以上的分析可以看出,总烃含量严重超标,而且C2H4、CH4是总烃超标的主导,不过C2H4为0,说明了是CH4超标导致故障,并且属于导电回路故障,而且可以确定是发生了过热性故障,所以基本上排出了放电性故障产生问题的可能性。而计算求得绝对产气率远大于注意值,需要引起技术人员的密切注意,因为故障的发生十分迅速,潜在威胁的很大。
根据以往的经验我们知道总烃的量大于三倍的注意值得时候,总烃的产气率大于警戒值的三倍的时候,说明了变压器内部发生了迅速而且严重的故障,需要及时采取必要的补救措施来解决问题,必要时候尚应进行吊钟罩检查检修。
5故障部位的分析
为了更加准确具体地判断故障发生的细节,技术人员进行了该变压器的油微水、介损、变比、空载状态下低压侧三相电压平衡试验。综合分析,确定故障不可能是潮气入侵导致变压器内匝间发生短路的结论。
通过对强迫油循环的检测,发现运行时电流和声音是正常的,故排除了潜油泵发生故障、滤网堵塞等引起的油中气体含量骤增的可能性。
6变压器直流电阻测试结果
随后技术人员又对变压器绕组直流电阻进行测试,发现结果同出厂报告相比,三相直流电阻的不平衡度较大。
尽管三相电阻不平衡,工作人员在切换变压器分接开关时,各项的误差变化变得一致,也就是说,影响平衡系数的因素中,切换分接开关不是主要的,这就说明了造成变压器故障的主要原因并不是出在分接开关上。
技术人员结合运行状态下,通过红外线测温仪对高压套管导电头处以及变压器油箱的测试没有发现过热的现象,在所有的试验测试与分析之后,得出了结果:由之前的试验可知,变压器内部存在有瞬时700℃的高温,属于导电回路过热性故障,且故障发生的速度相当快,而且发展也很迅速,有可能是高压套管中发生了接触不良、套管内均压球内侧的铜管引线的绝缘被破坏所导致的。
7变压器故障解决方法
通过对变压器的吊钟罩检修,发现C相套管顶部的导电密封头底座和引线接头烧结在了一起,C相引线附近发生了过热性碳化现象,铜引线断了5根,C相和A相套管下端都有大面积灼伤以及绝缘带碳化的现象。技术人员把C相套管拆下来后,在拧导电头的时候,套管里的每一个铜管都在转动,这说明了定位螺母已经融合在一起,密封垫圈以及密封环都已经无法更换。C相套管内部的绝缘油的颜色呈现红色,说明其已经碳化,C相套管必须全部进行更换。
通过对高压侧直流电阻值的分析,变压器吊钟罩后,更换了A、C两相的引线,并缩短了20 cm,用铜接头压接,用磷铜灌浇,然后进行焊接。把引线用两层皱纸包裹,然后再用白布带包裹一层,绕向和导线方向相反。因为B相的绝缘处一开始仅仅有一层白布带进行包扎,有许多地方露铜,因此进行了重新包扎,接着更换C相套管和A相套管绝缘油。通过此方法,变压器油经真空滤油机进行加热过滤,脱气96 h后,进行完整的电气试验和油分析试验,均正常。
机组启动该变压器投入运行后,一切参数正常,彻底解决了相关问题。
8结束语:
电气部分的变压器的保护设计是通过不断的实践,在实践中找到方法,对变压器出现的故障进行及时的维修,对变压器进行保护,有利于设备的安全运行,在工业生产上具有重要的意义。
参考文献:
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论文作者:李宏伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/16
标签:变压器论文; 故障论文; 绕组论文; 套管论文; 流速论文; 技术人员论文; 气体论文; 《电力设备》2018年第15期论文;