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绕组变形的原因-短路故障电流冲击

发布时间:2021-06-06 03:06:58人气:

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距离短路故障,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。电动力的产生是绕组中的短路冲击电流与漏磁场相互作用的结果。绕组中漏磁场的分布如图所示。

绕组中的漏磁分布
绕组中的漏磁分布
它可分解为两个分量,即纵轴磁场B和根轴磁场B。纵轴磁场对绕组产生辐向力,这个作用力,使外部绕组受向外张力FP1,在导线中产生拉应力,拉应力过大时,导线被拉长,匝绝缘会被损坏,造成匝间短路;内部绕组受到压缩力Fp2,导线受压应力,加压应力过大,可引起绕组局部变形。受力状态如图所示。
绕组的轴向力
绕组的轴向力
横轴磁场使内、外绕组均受到轴向压缩力。如果两个绕组沿高度方向安匝分布均匀,此力很小,安匝分布越不均匀,轴向力越大。轴向电动力过大,可使绕组发生永久性变形,产生纵向位移等。在运行中,由于辐向和轴向电动力同时作用,可能使整个绕组发生扭转。国内外运行事故分析表明。短路事故是引起变压器损坏的主要原因之一。

例如,我国1985-1989年110kV及以上电压等级的电力变压器,因外部短路事故烧损110kV变压器,容量为649MVA,占110kV变压器事故的15% , 1989-1993年,110kV级电力变压器的事故统计结果表明,因受外部短路电流冲击而直接导致变压器烧毁的共有57台,约占该等级变压器总事故台次的35.50%(其中有载调压器占48%)。双分裂厂用变压器因短路造成绕组变形而烧损的事故就更多,仅1982--1992年就烧损35台,总容量为1387.5MVA。在国外,法国电力系统发生在变压器端头汇流排上的三相短路事故为每年0.03%,发生在变电站附近的三相短路占400kV事故率的1%-2%,占220kV事故率的3%-4%。据不完全统计,仅1989至2000年间全球110KV及以上电压等级的变压器,因遭受短路故障电流冲击直接导致的损坏事故约为1200台(其中500KV大型变压器35台),占总事故台数的27.5%,而对于厂用变压器,该问题则显得更加突出。

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