绕组变形测试介绍-刘振山

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1、变压器绕组变形测试介绍高压所刘振山二○一一年二月0变压器绕组变形的定义电力行业标准DL/T911－2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》对绕组变形的定义是：电力变压器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征。变压器在遭受短路电流冲击或在运输过程中遭受冲撞时，均有可能发生绕组变形现象，它将直接影响变压器的安全运行。1变压器绕组变形的定义变压器遭受短路冲击时，绕组受到辐向力、轴向力和周向力(或扭矩)的作用，会发生相应的变形，即辐向位移、轴向位移

2、和扭曲(或绕组转动)，以及包括断股、匝间短路、引线位移和静电板引线断开等的特殊变形。从表面上看，特殊变形的变压器绕组其尺寸未发生变化，但是变压器等效电路中单位长度的分布电感和电容却发生了变化，因而绕组的频率响应特性发生了变化，故把这类变形称之为特殊变形。2变压器绕组变形的定义变压器是昂贵且很重要的设备之一，其安全运行对于保证电网安全意义重大。发生事故会导致大面积停电，其检修时间长，花费巨大，影响面很广。（国家电网公司规定220kV及以上等级变压器事故抢修时间为一个月，超过时间将作为重大事故处理）3国

3、内的情况1985~1989年全国110kV变压器直接与绕组有关的事故变压器占到总事故变压器台数的38%,220kV占到44.5%01992年110kV及以上变压器事故损坏原因分类统计中，绕组故障占到46.5%。4国外的情况前苏联在1984~1987年间，调查了乌克兰电力系统中的75台遭受过电路冲击的大型电力变压器(主要是330kV等级)。前苏联发生绕组变形的变压器与被调查变压器总数之比高达30%。法国高压系统中，发生在变压器端汇流排上的三相短路占400kV系统事故的1%~2%，占225kV的3%~4

4、%。芬兰110kV系统对地故障为1.35%~1.65%。5低压线圈整体长条形鼓包变形低压线圈线饼挤靠、坍塌、扭转6低压线圈端部波浪形变形低压线圈端部波浪形变形，垫块错位7引起变压器绕组变形的主要原因1.2.1短路故障电流冲击电力变压器在运行过程中，不可避免地要遭受各种短路故障电流的冲击，特别是变压器出口或近区短路故障，巨大的短路冲击电流将使变压器绕组受到很大的电动力(是正常运行时的数十倍至数百倍)，并使绕组急剧发热。在较高的温度下，导线的机械强度变小，电动力更容易使绕组破坏或变形。短路故障电流冲击是

5、变压器绕组变形的最主要外因。众所周知，电力变压器线圈是以绝缘垫块隔开的铜或铝线段所构成的。这种系统的动特性在发生突发短路时是变化的。因为绝缘垫块的弹性与其压紧程度有关，即与作用力有关。电动力本身也不是恒定不变的，而是按照复杂的规律变化。虽然对短路时作用在变压器线圈上的电动力的研究始于四十年代，但是由于动态过程分析的复杂性，到目前为止尚不能用理论计算结果正确反映出变压器承受突发短路电流冲击的能力。89理论分析表明，作用在变压器上的电动力可分为轴向（纵向）和径向（幅向、横向）力两种。径向力的作用方向取决

6、于线圈相互位置及其电流的方向，对双线圈变压器而言，径向力拉伸外部线圈，压缩内部线圈，为了提高内部线圈对径向力的刚度。通常是将线圈绕制在由绝缘筒支撑的撑条上。此时，该线圈不但要承受到压缩力作用，还会同时受到撑条所产生的弯曲力作用。如果所受到的合应力超过线圈刚度的屈服点，必将导致线圈发生永久变形，出现经常见到的梅花状或鼓包状绕组变形现象。10变压器线圈遭受到的轴向力可使线段和线匝在竖直方向弯曲，压缩线段间的垫块，并部分地传递到铁轭，力求使其离开心柱。通常，最大的弯曲力产生在位于线圈端部的线段中，而最大的

7、压缩力则出现在位于线圈高度中心的垫块上。当线圈不等高时（主要由于调压分接头所致）或磁势分布不均匀时，轴向力较之径向力更能引起变压器事故。由此可见，当变压器在运行过程中遭受突发性短路故障电流冲击时，每个线圈都将受到强大的径向力和轴向力的共同作用。变压器绕组初始故障的表现形式大多表现为内绕组出现变形（尤其是对自耦变压器），发生鼓包、扭曲、移位等不可恢复的变形现象，其发展的典型形式是绝缘破坏，随后出现饼间击穿、匝间短路、主绝缘放电或完全击穿。11引起变压器绕组变形的主要原因1.2.2在运输、安装或者吊罩大

8、修过程中受到意外冲撞电力变压器在长途运输、安装或者吊罩过程中，可能会受到意外的冲撞、颠簸和振动等，导致绕组变形。1.2.3保护系统有死区，动作失灵保护系统存在死区或动作失灵都会导致变压器承受稳定短路电流作用的时间长，也是造成变压器绕组变形故障的原因之一。粗略统计结果表明，在遭受外部短路时，因不能及时跳闸而发生损坏的变压器约占短路损坏事故的30%。1.2.4绕组承受短路能力不够当变压器绕组出现短路时，会因其承受不了短路电流冲击力而发生变形。近几年来，对全国110kV及以