一台35kV电力变压器交流耐压试验故障原因分析.pdf
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1、运行维护 一台 35kV 电力变压器交流耐压试验 故障原因分析 付克勤 (璧山供电局,重庆 402760) 摘要:介绍了一台35kV电力变压器交流耐压试验故障情况,分析了故障原因,并提出了预防措施。 关键词:电力变压器;交流耐压试验;故障 中图分类号:TM406文献标识码:B文章编号:10018425(2009)11006204 Fault Analysis of AC Withstand Voltage Test for 35kV Power Transformer FU Ke-qin (Bishan Power Supply Bureau, Chongqing 402760, China)
2、 Abstract:The fault of AC withstand voltage test for 35kV power transformer are intro- duced. The fault reasons are analyzed. The preventive measures are presented. Key words:Power transformer;AC withstand voltage test;Fault 1 引言 电力变压器交流耐压试验的主要目的是检测其 绕组对地及绕组之间的主绝缘强度, 是避免发生绝 缘事故的重要手段, 对决定电力变压器能否继续投 入
3、运行具有决定性的意义,所以电力设备预防性试 验规程规定,对66kV及以下的变压器大修后必须 进行交流耐压试验。其试验电压远远高于运行电压, 因此它属于破坏性试验, 试验时必须严格按照规定 接线和操作,否则会造成设备损坏。本文中笔者对一 台35kV变压器大修后进行交流耐压试验时发生的 10kV套管表面放电和试验设备损坏故障进行分析, 判定其原因是处于地网接地扁铁同一位置接地的试 验接地线脱落后在试验回路产生了过渡过电压。 2 故障经过 2006年7月28日,对一台大修后的35kV变压 器进行交流耐压试验,其试验接线如图1所示。变压器 型号为SF9-10000/35,额定电压为(352.5%)/1
4、0.5kV。 大修后所有非破坏性试验(如绝缘电阻和介损等)数 据合格且注油后静置时间超过24h, 变压器高压侧 对低压侧及地的出厂交流耐压试验值为85kV,根据 电力设备预防性试验规程规定,现场大修后试验 电压为出厂试验电压的85%, 实际施加电压为 72kV。 试验变压器型号为YD-25/150,额定容量为 25kVA。 变压器高压侧对低压侧及地的电容量为5 569pF,当交流耐压值为72kV时,可计算出试验变 压器高压绕组输出电流为0.126A, 低压侧电流为 47.25A,试验变压器完全满足现场试验的需要。 按照图1接线,变压器低压绕组端头短接接地, 高压绕组端头短接与试验变压器高压输出
5、绕组相 第 46 卷 第 11 期 2009 年 11 月 TRANSFORMER Vol46 November No11 2009 T1 T2 R1 R2 V G E mA V1 220 K 图1变压器交流耐压试验接线图 Fig.1AC withstand voltage test connection diagram of transformer T1调压器;T2试验变压器;R1限流水阻;R2球隙保护 水阻;G球隙;V数显电压表;K短路刀闸;mA毫安 表;Bx被试电力变压器。 Bx 付克勤: 一台 35kV电力变压器交流耐压试验故障原因分析第 11 期 连, 所有设备接地线在地网扁铁同一点
6、E处接地, 经检查接线无误后调整保护球隙间距离, 设定其放 电电压为82kV,随后开始对变压器高压侧进行交流 耐压试验,当试验电压升至72kV,正准备读取毫安 表电流数据时, 变压器10kV侧套管表面发生火花 放电,同时听见非常大的放电响声,试验变压器控制 开关跳闸,调压器自动回零。 经检查,所有设备接地 线均在接地点E处脱落, 毫安表mA及其短路刀闸 K、高压数显电压表V烧坏,分别测试试验变压器T2 高压对低压、高压对地、低压对地的绝缘电阻全部为 零,表明试验变压器绝缘遭到破坏。 3 原因分析 根据现场检查分析, 认为此次试验故障主要原 因是所有设备接地线缠绕一起后在接地点E处捆 绑在接地网
7、扁铁上, 由于接地线采用多股细软铜丝 线,而且只缠绕了一圈,铜线很容易散开,使得接地 不牢固。 当试验电压升至72kV时,全部接地线在接 地网扁铁处松散脱落, 随后产生的过渡过电压造成 变压器10kV套管放电及试验变压器烧坏。 3.110kV套管放电原因分析 被试变压器高压侧对低压侧及地交流耐压试验 原理接线如图2所示,图中C1为被试电力变压器高 压绕组对地电容量,C2为低压绕组对地电容量,C12 为高压绕组与低压绕组间的电容量。 用介损测试 仪测得变压器高压绕组对低压绕组及地的电容量 Cg为5 569pF, 低压绕组对高压绕组及地Cd为9 139pF,高低绕组对地Cg+d为6 329pF。
8、根据电力变压器介损和电容量接线原理列出以 下三个公式: Cg=C1+C12(1) Cd=C2+C12(2) Cg+d=C1+C2(3) 计算出:C12= Cd+Cg-Cg+d 2 =4 189.5pF C1=Cg-C12=1 379.5pF C2=Cd-C12=4 949.5pF 正常情况下被试变压器低压绕组短接接地,相 当于图2中刀闸K1闭合, 低压绕组各点与地等电 位;当被试变压器低压侧接地线脱落后(低压绕组还 是短接在一起,不考虑低压绕组电感影响),相当于 K1断开。 假设t=0时,K1断开,断开前瞬间(t=0-),C2 上电压U2(0-)还是与地等电位,则U2(0-)=0;K1断 开后
9、瞬间(t=0+),由于电容C2的电压不能突变,其初 始电压U2(0+)=U2(0-)=0,一定时间后,低压绕组对 地电压将达到一个稳态电压值U2p,此时变压器低压 绕组处于悬浮状态,位于高压对地的电场之中,稳态 电压值U2p将取决于高低压绕组间电容C12和低压 对地电容C2的大小, 由图2b等值电路图和电工原 理,可列出公式:U2p= C12 C12+C2 U,则U2p=33kV。 由于初始电压与稳态电压不同, 被试变压器低 压绕组上电压从零变为稳态电压33kV时必然有一 个过渡过程, 此过渡过程中会在低压绕组各点上产 生远远超过33kV的电压值, 根据电路原理中三要 素法得过渡过电压:U2=
10、U2p+U2p-U2(0+)e-t, 其中 为时间常数, 因此U2是随时间增加而逐渐衰减的, 可以看出在断开后瞬间即t=0时,U2有最大值且为: U2最大=U2p+U2p-U2(0+),则U2最大=233=66kV。 电力变压器10kV绕组出厂和大修试验电压值 分别仅为35kV和30kV, 因此,U2最大可能会造成变 压器低压侧绕组绝缘损伤, 经再次进行非破坏性试 验及交流耐压试验合格,表明电力变压器没有损坏, 可以继续投入运行。 试验时看见的10kV套管火花放电是由上述过 渡过程中产生的过渡过电压U2使套管表面空气间 隙击穿而产生的, 一般情况10kV套管表面放电电 压不低于74kV, 而
11、过 渡 过 电 压U2的 最 大 值 仅 66kV,不应该使套管击穿,但是,由于变压器低压侧 短接接地线脱落后搭接在变压器低压套管上, 减小 了低压套管表面沿面放电距离近一半, 其放电电压 也大大减小,因此,过渡过电压U2加在套管剩余表 面距离上很容易使其击穿而发生沿面放电现象。 3.2试验设备损坏原因分析 试验变压器高压输出绕组简化等值电路如图 3a所示,在工频电压作用下,匝间电容很小,容抗特 别大,不考虑匝间电容影响,另外与低压输入绕组间 的电容和互感也忽略不计。 毫安表并联的刀闸K在 升压过程中是闭合的,只有读毫安表时才断开。试验 变压器高压输出绕组末端X接地, 相当于刀闸K2 至T2
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