淺議電力變壓器

李運起

摘要:隨著我國經濟建設的發展,電力工業規模迅速的壯大起來,電力變壓器的單臺容量和安裝容量快速增長。本文針對實際工作中常遇到的問題,從變壓器的構成;變壓器的噪音;變壓器的防雷;變壓器故障四個方面,來進行闡述。

關鍵詞:構成噪音防雷故障

變壓器是一種用于交流電能轉換的電氣設備。它可以把一種交流電壓、交流電流的電能轉換成相同頻率的另一種交流電壓、交流電流的電能。變壓器在電力系統中的主要作用是變換電壓,以利于電能的傳輸。電壓經升壓變壓器升壓后,可以減少線路損耗,提高送電經濟性,達到遠距離送電的目的。電壓經降壓變壓器降壓后,獲得各級用電設備的所需電壓,以滿足用戶使用的需要。

一、變壓器的構成

為了改善散熱條件,大、中容量的電力變壓器的鐵心和繞組浸入盛滿變壓器油的封閉油箱中,各繞組對外線路的聯接由絕緣套管引出。變壓器由器身、油箱、冷卻裝置、保護裝置、出線裝置及調壓裝置等部分組成:器身包括鐵心、繞組、絕緣結構及引線等;油箱包括本體(箱蓋、箱壁和箱底)和一些附件(放油閥門、小車、油樣油門、接地螺栓及銘牌等);冷卻裝置包括散熱器和冷卻器;保護裝置包括儲油柜、油位計、安全氣道、吸濕器、測溫元件、浮油器及氣體繼電器等;出線裝置包括高壓套管、低壓套管等;調壓裝置即分接開關,分為無載調壓和有載調壓裝置。

二、變壓器的噪音極其措施

變壓器在運行中產生的聲音主要是硅鋼片在磁場的作用下產生的磁致伸縮和器身由于電磁力所引起的振動,和冷卻系統風機和風扇產生的噪音。聲音的振動頻率在16Hz~2000 Hz之間可引起人們的聽覺,次聲和超聲都是人們的聽覺所感受不到的。電力變壓器噪聲的傳播是由鐵心到夾件、繞組,同時由鐵心到空氣。為了降低噪聲可以減少鐵心硅鋼片磁致伸縮,降低磁通密度是降低噪聲的有效措施,但降低磁密又會導致鐵心尺寸增大,從而增加鐵心硅鋼片的數量,會造成成本的增加。所以應該把成本控制在一定的范圍內來降低噪聲。也可以在變壓器適當的位置加緩沖件,如在鐵心和低壓繞組間加橡膠適形撐塊,其作用是一面撐緊低壓繞組,一方面起到緩沖作用,使聲音通過緩沖結構而得到衰減。

三、變壓器的防雷

據不完全統計,年平均雷暴日數在35-45的地區,10kV級配電變壓器被雷擊損壞率占其總數的4%-10%。損壞的主要原因是變壓器避雷器裝設不當和接地引下線接線不妥。主要表現為:變壓器高壓側避雷器利用支架作接地引下線;變壓器中性點及高低壓側避雷器分別接地;避雷器未作預防性試驗;低壓側未裝設避雷器;接地引下線截面過小及引線過長等。

四、變壓器故障

根據變壓器運行現場的實際狀態,在發生以下情況變化時:需對變壓器進行故障診斷。正常停電狀態下進行的交接、檢修驗收或預防性試驗中一項或幾項指標超過標準;運行中出現異常而被迫停電進行檢修和試驗;運行中出現其他異常(如出口短路)或發生事故造成停電,但尚未解體(吊心或吊罩)。當出則上述任何一種情況時,往往要迅速進行有關試驗,以確定有無故障情況。

故障判斷的步驟:①判斷變壓器是否存在故障,是隱性故障還是顯性故障。②判斷屬于什么性質的故障,是電性故障還是熱性故障,是固體絕緣故障還是油性故障等。③判斷變壓器故障的狀況,如熱點溫度、故障功率、嚴重程度、發展趨勢以及油中氣體的飽和程度和達到飽和而導致繼電器動作所需的時間等。④提出相應的反事故措施,如能否繼續運行,繼續運行期間的安全技術措施和監視手段或是否需要內部檢查修理等。

由于變壓器故障涉及面較廣,具體類型的劃分方式較多,如從回路劃分主要有電路故障、磁路故障和油路故障。而對變壓器本身影響最嚴重、目前發生機率最高的又是變壓器出口短路故障,同時還存在變壓器放電故障等。

變壓器短路故障主要指變壓器出口短路,以及內部引線或繞組間對地短路、及相與相之間發生的短路而導致的故障。這類故障的案例很多,特別是變壓器低壓出口短路時形成的故障一般要更換繞組,嚴重時可能要更換全部繞組,從而造成十分嚴重的后果和損失,因此,尤應引起足夠的重視。例如:某110kV、31.5MVA變壓器(SFS2E8—31500/110)發生短路事故,重瓦斯保護動作,跳開主變壓器三側開關。返廠吊罩檢查,發現C相高壓繞組失團,C相中壓繞組嚴重變形,并擠歡囚板造成中、低壓繞組短路;C相低壓繞組校燒斷二股;B相低壓、中壓繞組嚴重變形;所有繞組匝問散布很多細小銅珠、銅末;上部鐵芯、變壓器底座有銹跡(事故發生當天有雷雨)。原因:①變壓器繞組松散。②該變壓器撐條不齊且有移位、墊塊有松動位移。③絕緣結構的強度不高。

放電對絕緣有兩種破壞作用:一種是由于放電質點直接轟擊絕緣,使局部絕緣受到破壞并逐步擴大,使絕緣擊穿。另一種是放電產生的熱、臭氧、氧化氯等活性氣體的化學作用,使局部絕緣受到腐蝕,介質損耗增大,最后導致熱擊穿。如某63MvA、220kv變壓器在進行1.5倍電壓局部放電時,有放電聲響,放電量達4000—5000pC。改為匝間1.0倍電壓,線端1.5倍電壓的支撐法時,無放電聲響,放電量也降為1000pC以下。拆升變壓器檢查,發現沿端部絕緣角環有樹枝狀放電痕跡,系絕緣角環材質不良所致。沿固體絕緣表面的局部放電,以電場強度同時有切線和法線分量時最嚴重。原因:局部放電故障可能發生在任何電場集中或絕緣材質不良的部位,如高壓繞組靜電屏出線、高電壓引線、相間圍屏以及繞組匝間等處。

變壓器是在電力系統和電子線路中應用廣泛的電氣設備。在電能的傳輸、分配和使用中,變壓器是關鍵設備,具有極其重要意義,所以在實際工作中要對變壓器予以高度的注意。

參考文獻:

[1] 李丹娜、孫成普編著, 電力變壓器應用技術[M]. 中國電力出版社. 2009(05).

[2] 謝毓城主編,電力變壓器手冊[M].機械工業出版社. 出版時間: 2003(02).