故障分析1

1、第一章第一章變壓器的運行維護及故障處理變壓器的運行維護及故障處理第一節(jié)變壓器的運行原則一、變壓器運行允許溫度變壓器在運行中要產(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。對于油浸式自然空氣冷卻的電力變壓器來說，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。當變壓器溫度高于周圍介質(zhì)(空氣或油)的溫度時，就會向外散熱。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。當單位時間內(nèi)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量等于單位時間內(nèi)散發(fā)出去的熱量時，變壓器的溫度就不再升高，達到了熱的穩(wěn)定狀態(tài)。若變壓器的溫度長時間超過允許值，則變壓器的絕緣容易損壞。因為絕緣長期受熱后要老化，溫度愈高，絕緣老化得愈快。當絕緣老化到一定程度時，由于在運行中受到振動便會使絕緣層破壞。另一方面，即使絕緣還沒有損壞，但是溫度愈高，在電動力的作用下，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、常運行時，不允許超過絕緣的允許溫度。我國電力變壓器大部分采用A級絕緣，即浸漬處理過的有機材料，如紙、木材、棉紗等。在變壓器運行時的熱量傳播過程中，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。變壓器運行中的允許溫度是按上層油溫來檢查的，上層油溫的允許值應(yīng)遵守制造廠的規(guī)定。采用A級絕緣的變壓器，在正常運行中，當最高周圍空氣溫度為40℃時，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95℃。而在正常情況下，為保護絕緣油不致過度氧化，上層油溫以不超過85℃為宜。對于采用強迫油循環(huán)水冷和風冷的變壓器，上層油溫最高不超過80℃，而正常運行時，上層油溫不宜經(jīng)常超過75℃。當變壓器絕緣的工作溫度超過允許值后，每升高8℃，其使用期限便減少一半，這就是過去沿用的8℃規(guī)則。例如，絕緣的溫度經(jīng)常保持在95℃時，其使用年限為20年；溫度為10

5、5℃時，約為7年；溫度為120℃時，約為2年。可見變壓器的使用年限主要決定于繞組絕緣的運行溫度，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)定運行(以溫度計測量)。二、變壓器運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，這對變壓器的絕緣強度有很大影響。其次，當變壓器溫度升高時，繞組的電阻就會增大，還會使銅損增加。因此，需要對變壓器的額定

6、負荷時各部分的溫升作出規(guī)定，這就是變壓器的允許溫升。對A級絕緣的變壓器，當周圍空氣溫度最高為40℃時，根據(jù)國家標準規(guī)定，繞組的溫升為65℃。當周圍空氣溫度超過了允許值后，就不允許變壓器滿負荷運行，因為這時散熱困難，會使變壓器繞組過熱。當周圍空氣溫度低于允許值時，雖然變壓器外殼的散熱能力大大增加，在同樣的負荷下，變壓器外殼的溫度很低，但仍不允許變壓器過負荷運行。這是因為變壓器內(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，當周圍空氣溫度在O以下時，若變壓器過負荷運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，即跳閘時間要短，滅弧速度要快。當電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，要求繼電保護系統(tǒng)動作快，斷路器斷開愈迅速越好。這樣可以縮短電網(wǎng)的故障時間和減輕短路電流對電氣設(shè)備的損害，更重要的是在超高壓電網(wǎng)中，縮短斷路器的斷開時間，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)能快速動作的自動重合閘。架空輸電線路的

8、短路故障，大多數(shù)是雷害、鳥害等臨時性故障。因此，為了提高供電可靠性并增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，線路保護多采用自動重合閘方式。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。采用自動重合閘的斷路器，應(yīng)在很短時間內(nèi)可靠地連續(xù)合分幾次短路故障，所以斷路器的負擔是很重的。為此，要求斷路器有較高的動作速度，且無電流間隔時間要短，在多次斷開故障以后，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重合閘的無電流間隔時間不大于0

9、.35s。單相自動重合閘的無電流間隔時間一般整定在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，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，觸頭分離后，觸頭間還會出現(xiàn)電弧，只有使電弧熄滅，電路中的電流才被切斷，電路的斷開任務(wù)方為完成。標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短路電流時引起爆炸或擴大故障。(5)斷路器在通過短路電流時，要有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。所謂動穩(wěn)定性，就是斷路器能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力作用而不至于被破壞的能力。當電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，在斷路器中通過很大的短路電流，由電流而產(chǎn)生的電動力能夠達到很大的數(shù)值。

11、——方面，它可能在斷路器的部件上(如套管等)產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，造成部件的機械損壞；另一方面，電動力使一定結(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，必須滿足動穩(wěn)定性的要求，不使斷路器受到機械損壞。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。當電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，在斷路器中通過很大的短路電流，由于短路電流作用的時間很短，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)致金屬材料機械強度顯著降低，觸頭進一步氧化而被破壞，有機絕緣和變壓器油會加速老化，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，各部分的溫度不應(yīng)超過短時工作的允許值，以保證斷路器的安全運行。二、斷路器運行原則(1)各類型高壓斷路器，允許按額定電壓和額定電流長期運行。(2)斷路器的負荷電流一般不應(yīng)超過其額定值。在事故情況下，斷路器過負荷也不得超過10％，時間不得超過4h。(