大型变压器冲击试验发生外壳闪络故障处理 优秀专业论文.docx

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1、大型变压器冲击试验发生外壳闪络故障处理中文摘要大型电力变压器是电厂电网系统中最为重要的电气设备之一，其运行工况状态的稳定可靠性与否直接决定着电厂电网系统能够安全可靠、节能经济的高效稳定运行。因此，对电厂大型电力变压器的运行工况状态进行科学的评估，对于制定合理变电器预防性检测试验策略、提高其运行安全可靠性有着非常重要意义。本文在归纳总结了大型电力变压器预防性试验的研究发展概况后，结合大型电力变压器在运行过程中常见的故障类型和预防性试验项目内容，对变压器冲击试验的实践应用作用、原理、以及标准等进行了详细分析研究。通过工程实践经验，研究了雷电及操作冲击电压中需要注重的特性参变量和操作技术要点，为今后

2、电厂电力变压器冲击试验故障分析工作提供重要的技术支持。最后详细分析了玉环电厂#3机主变进行第3次冲击试验过程中发现A相本体钟罩法兰处有放电现象的原因，介绍了此类故障的处理方法、过程及采取的预防措施。本章中对冲击性试验的作用、原理和标准的要点分析和结论，对评估电厂电力变压器运行安全可靠性均具有一定的工程实践应用参考价值。关键词：大型电力变压器；预防性试验；冲击试验；闪络故障；玉环电厂目录中文摘要I第一章绪论11.1 课题研究的背景及意义11.2 变压器冲击试验的发展概况21.3 本文研究内容3第二章电力变压器运行常见故障与预防性试验项目42.1 电力变压器运行中的常见故障42.2 大型电力变压器

3、离线综合诊断方法42.3 本章小结6第三章大型电力变压器冲击试验原理与标准73.1 大型变压器冲击试验的作用73.2 大型变压器冲击试验的原理83.3 大型电力变压器冲击试验的综合分析83.3.1 冲击试验标准83.3.2 波前时间93.3.3 波长时间103.4 本章小结10第四章 大型电力变压器冲击试验发生外壳闪络故障处理114.1 故障现象114.2 变压器瓦斯保护动作原理分析114.3 事故现象及检查结果114.3.1 事故现象114.3.2 事故现象分析124.3.3 故障查找134.4 事故原因及危害分析144.4.1 事故原因分析144.4.2 铁屑危害性分析144.5 处理过程

4、154.6 投运后检查164.7 安装或检修后的变压器投运72小时检查项目174.8 本章小结17第五章结论与展望185.1 结论185.2 展望18参考文献19致谢20 III第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义保证电气设备安全稳定、节能经济的高效稳定运行是电厂检修维护、运行管理的首要任务。电力制造工业技术、智能电网技术等迅速发展，电力变压器正朝着大容量、结构紧凑、超高压等方向快速发展。然而，随着电厂装机容量和电力设备容量的不断增大，电厂结构和规模也在进一步扩大，对电厂电网系统的安全稳定运行和供电可靠性也提出了更高的技术要求。电力变压器作为电厂电网系统中的核心变配电设备，是电厂电网系统中最

5、重要和最昂贵的大型电气设备之一，其运行的安全稳定性能水平直接关系到电厂电网系统运行安全性、稳定性和经济性。根据国内外大型电力变压器运行故障统计资料可知，电力变压器电压等级越高、容量越大、参数越严格，其发生故障率通常会越高，而且其故障修复时间越长，影响范围也会越大。电力变压器电压等级与故障率和修复时长间的关系如表1-1所示：表1-1电力变压器电压等级与故障率和修复时长关系统计表电压等级kV平均年事故率平均修复时间月 3002123005002.9147006.37.9从表11可知，当电力变压器电压等级有300kV上升到700kV时，其平均年事故率也有约2%上升到6.3%,同时平均修复时间也由12

6、个月增加到7.9个月。也就是说现代大电厂中对高电压等级电力变压器运行稳定可靠性依赖程度随变压器电压等级的增加而不断增大，如何提高变压器运行稳定性就是电厂电气工作人员研究的一个重要课题。提高电力变压器运行可靠性，除了在变压器设计生产制造过程中严格各种生产工艺流程提高变压器可靠性外，更重要的是在变压器实际运行过程中提高其日常运行管理和检修维护水平。在电力变压器的运行过程中，通过预防性试验、在线监测自动化系统等必要的检测和试验技术手段，有效地确定出变压器绝缘状态，将会大大减少电力变压器事故的发生，提高电力变压器尤其是高电压等级、大容量的大型电力变压器运行安全可靠性，对保障整个电厂电网系统的安全可靠运

7、行具有非常重要的工程实践意义。1.2 变压器冲击试验的发展概况上个世纪20年代后期，美国已开始出现110220kV的电网系统，对应电力变压器容量也达到了几万千伏安，大量电力研究人员就开始开展对如何提高电网系统运行稳定可靠性的研究。西屋和GE公司相关研究人员注意到雷电直接雷击输电线路后会传送到变压器绕组中，对变压器产生冲击，于是考虑如何在变压器制造工厂中实施变压器冲击试验，以提高变压器制造可靠性。正是因为引入雷电冲击思想进行变压器可靠性试验的思想上，马克斯维尔发现利用电容器并联进行充电用球系串联放电，可以获得较高冲击电压的冲击发生器，这样才真正实现了工厂对变压器的冲击试验。由于当时对变压器冲击试

8、验技术要求、试验内容等不是太完善和系统，还没有注意到探伤的重要性。只是简单进行变压器高压冲击试验后，再做一个感应性试验，以期望将变压器的冲击故障直接转换为感应击穿表现出来，如果变压器不再出现感应击穿，则认为变压器冲击试验通过。但是从后来研究表明，变压器在进行完冲击试验后，绝大多数不能再次被击穿，原因是在冲击试验时，冲击波呈现首段区域高、末端区域低特性分布，而感应试验中感应分布是处于均匀分布的，这样冲击试验发生击穿处则会与后面的感应试验位置不重合，也就是说靠感应耐压击穿试验来验证冲击故障的验证方法是不正确的。到了上世纪30年代末期，当美国、英国等先进发达国家都对电力变压器冲击试验的故障显示技术方

9、法手段（示伤）表示无从下手时，苏联莫斯科变压器厂的别尔林工程师于1939年提出在变压器绝缘油油箱中外加设一个临时电极，认为冲击试验时入波在变压器高压绕组发生故障损坏后其波形会发生变化，这样通过油箱中临时电极传出得波形也会随入波变换而发生变化，这样就可以判断变压器故障。此种方法在后面的一些冲击试验中得到了证实，但是由于要在油箱中外加辅助电极相当麻烦，同时安全系数也较低。因此，借助这种思想，电力研究人员就联想到将电力变压器中低压层绕组短路后作为一个试验电极引出，这样也可以达到变压器冲击试验示伤效果，这就是典型的低压电容电流示伤法。1944年美国哈古斯在低压电容电流示伤法的基础上进一步发展出了高压中

10、性点示伤，这种方法具有更高的灵敏性和可靠性，这也就是目前电力变压器冲击试验常用的中性点示伤法。1.3 本文研究内容论文共分5部分。第1章为绪论，主要阐述课题研究的背景和意义。如前所述，它包括变压器冲击试验的发展概况、电力变压器故障试验的技术现状等相关内容。第2章研究了电力变压器运行过程中常见的故障和离线预防性试验的主要项目内容。第3章本章主要介绍电力变压器冲击试验的原理、标准、以及实践中的应用作用。第4章结合一工程实例，详细分析了大型电力变压器在进行冲击试验过程中发生的闪络故障的分析和处理。第5章对全文所做得工作进行总结，并对电力变压器冲击性试验的发展趋势进行展望。21第二章电力变压器运行常见

11、故障与预防性试验项目2.1 电力变压器运行中的常见故障大型电力变压器的状态检修技术，不仅有利于保证电厂电网系统安全生产、降低检修维护费用和提高电气设备能量转换效率，同时还可以有效提高电厂电网系统运行安全稳定性，能够起到非常重要的社会经济效益，是电厂电气设备检修维护研究发展的重要方向。而电力变压器状态检修的技术保障条件是具有先进的绝缘故障诊断技术，准确掌握运行过程中内部热工况状态是电力变压器状态检修的重要项目之一，也是电气设备绝缘故障诊断技术的延伸与扩展。电厂中大型充油电力变压器的运行外部环境较为复杂，其大型电力变压器的运行工况状态较多，因此其故障所涉及的面点较为广泛和繁多，尤其是在运行中发生的

12、故障，很难以用一种具体的判据或精确的数学物理模型进行描述和进行故障定性。从大量文献资料和实际工作经验可知，运行中的电力变压器常见故障按照划分类型不同通常包括：按照电力变压器本体来划分可以内部故障和外部故障，即把电力变压器油箱内部发生的各相绕组间的相间短路、绕组匝间短路、以及绕组或引线与箱体间发生的接地等称为内部故障，而把电力变压器油箱以外发生的绝缘套管内络、引出线间的相间短路等故障则称为外部故障；如果按照变压器结构单元来划分又可以分为绕组故障、铁芯故障、油质故障、附件故障等故障；按变压器回路单元来划分又可以划分为电路故障、磁路故障、油路故障等故障；如果从故障发生的部位来划分又可以划分为绝缘故障

13、、铁芯故障、分接开关故障、外部绝缘套管故障等故障；实际上从大量实践工作经验可知，变压器发生的各种故障均可能危及到内部绝缘的安全性能水平，也就是说各种外部及内部故障原因均可能直接或间接引起变压器发生内部故障，内部故障按照故障性质可以划分为热故障和放电故障，其中变压器绝缘故障约占变电企业所有事故的85%以上。本文第4章的实际例子就是一起放电闪络故障。2.2 大型电力变压器离线综合诊断方法电厂中大型充油式电力变压器其内部结构相当复杂，其电场和热场在运行过程中又分布不均匀，因此其事故率比电厂中GIS、IPB等高压电气设备的故障率相对要高，因此，电厂中通常根据其实际情况，一般每1-3年就要停电对电力变压

14、器进行一次完整的绝缘预防性试验。我国电力设备预防性试验规程(DL/T596-1996)中明确规定了不同容量、不同电压等级的电力变压器需要进行绝缘预防性试验的项目主要内容如表2-2所示：表2-2电厂大型电力变压器绝缘预防性试验的项目内容试验项目运行中大修后必要时油中溶解气体色谱分析O绝缘油耐压试验O油中含水量*O油中含气量*O线组直流电阻O绕组绝缘电阻、吸收比和极化指数O绕组tg *O绕组泄漏电流O电容型套管的tg 和电容值*O交流耐压试验O铁芯(有外引接地线的)绝缘电阻O金属固定件、铁芯、线圈压环、屏蔽等的绝缘电阻O绕组所有分接的电压比O空载电流和空载损耗O短路阻抗和负载损耗O局部放电测量O套管中的电流互感器绝缘试验O阻抗测量O油箱表面温度分布O*适用于L6MVA以上的330kV及以上的充油变压器。*适用于1.6MVA以下的35kV及以上变电所用充油变压器。由于电力变压器在进行预防性试验其所加的试验电压要比实际运行电压低得多，也就是在预防性试验过程中没有检测出来的潜伏性故障将在后期运行中继续发展，同时经预防性试验后的电力变压器，其在实际运行过程中会因各种外部和内部电、磁、热等因素的共同影响，又会出现新的故障。因此，对于