变压器绕组变形原因及危害

变压器绕组变形原因及危害

摘要：变压器是整个电网传输系统中最核心的设备，由此可见，它安全运行对整个电网的安全而言是起到至关重要作用的。本文主要通过对变压器的常见故障绕组变形进行分析，探讨变压器绕组变形的原因以及由此产生的危害。这对整个电网系统安全系统的正常有序的进行意义重大。

关键词：变压器；绕组；变形

1.变压器绕组变形的定义

所谓的变压器绕组变形的定义根据电力行业标准DL/T911-2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》可知：在电动力或机械力的作用下电力变压器绕组发生了变化，它的轴向或径向尺寸有所改变。一般情况下具体的表现有，绕组位置发生移动、鼓包或者局部扭曲等。变压器在运输过程中遭受冲撞时或者遭受短路电流冲击的时候，都有可能发生变形，影响变压器的正常运行，甚至整个电网的安全运行。

2.变压器绕组变形的原因

变压器绕组变形主要的形式为绕组发生扭曲、鼓包、移位等不可恢复的变形现象，其中最常见也是对典型的形式就是伴随着绝缘破坏而出现的绕组匝间短路、主绝缘放电或完全击穿。在日常生活中，引起变压器变形的原因有很多，一般主而言，主要有以下几种：

2.1变压器绕组在运行过程中受到来自短路故障电流的冲击

在运行过程中受到各种短路故障电流的冲击是不可避免的。尤其是在近距离短路和出口故障时，绕组会受到来自短路电流带来的非常大的冲击力，从而使得绕组温度升高，且变压器有关导线的机械强度削弱，最终变压器绕组在电动力的运作下会产生变形甚至完全报废。

一般而言，变压器的电动力有两种，一种是径向（横向）力，另一种是轴向（纵向）力。

2.1.1径向（横向）力

电流的方向和线圈的相互位置决定径向力的作用，在双线圈变压器上，径向力的作用主要是起到奔窜内部线圈、拉伸外部线圈的作用，以此来增强整个线圈相对径向力的硬度。普遍的做法是把条用绝缘筒支撑，然后绕上线圈，此时线圈要受到撑条所导致的弯曲力作用和压缩力的作用。所以，假如这种合力超过了线圈刚度的最大受力点，就会造成线圈变形或者永久损坏，变现方式如：梅花状或鼓包状绕组。

2.1.2轴向（纵向）力

变压器受轴向力的作用主要表现在会使得线匝和线段发生纵向弯曲，并且会使得线段与线段之间的垫展示会压缩，部分甚至会传输到铁轭，而脱离心柱。一般来讲，处于线圈两端位置的线段很容易发生最大的弯曲力，而处于线圈的高度中心垫块上很容易发生最大的压缩力。在磁势分布不均匀时或者线圈的高度不一样时，较之径向力而言，轴向力更容易发生变压器事故。

由此我们可以看见，一旦变压器在运行过程中受到例如突发性的短路故障等而带来的电流冲击时，每一个线圈都会产生强大的径向力和轴向力的合力。

2.2变压器绕组本身承受力有限

由于变压器绕组自身的缺陷即承受能力有限，而不能很好的承受变压器出现短路带来的短路电流冲击力导致绕组发生变形。根据近几年的全国110KV的电力变压器事帮统计的分析表明，变压器安全运行的最大的隐患在于变压器绕组变形，但是绕组变形在一定程度上是不可避免的，那么对于变压器绕组的检验工作表现的尤为重要。

2.3保护系统存在一定的死区或者运作失灵

造成变压器绕组变形故障的另一个原因就是保护系统存在一定的死区或动作失灵，因为死区和失灵会使得变压器承受稳定短路电流作用的时间变长，最终导致绕组发生变形。根据数据统计可知，在受到外部的短路障碍时，因为没有及时的跳闸而导致变压器损坏的大概占短路障碍的30%。

2.4变压器绕组受外力的撞击导致变形

变压器在运输、安装过程中免不了受到外力的影响而产生变形，例如，在安装过程中受到机械或者其他物体的猛烈撞击导致变形。

3.变压器绕组变形的危害

变压器绕组的变形是变压器安全运行的一大危害。通过对多台变压器进行实际试验的结果表明，变压器绕组在变形以后，油的试验和绝缘试验都很难发现，这种属于潜伏性故障，一般很难发现。

根据参与第12届国际大电网会议的委员会报告指出，由于绝缘的最初机械损伤，造成变压器绕组的许多绝缘故障。当变压器受到来自短路故障电流的冲击时，虽然绕组会发生局部的变形，虽然并没有立刻损坏，但是也会留下一定的隐患，所以不能太忽视绕组的变形所带来的危害。

3.1绝缘的距离改变，导致绝缘击穿事故

绝缘距离变大或者变小都会使得固体绝缘受到一定的损伤，从而使得局部发生放电，假如正好遇到雷雨天气，当雷电过电压作用时，那么发生饼间击穿、匝间现象的机会就很大，从而发生突发性绝缘事故，甚至更严重的是，即便在正常运行电压下，也有可能因为局部放电的长时间运作用而导致绝缘击穿事故。

3.2变压器绕组变形影响整个电网正常的运作

变压器绕组变形对于整个电网而言影响极大，它关乎整个电网是否能够安全运行，与此同时当变压器绕组发生变形时，也会给人们的正常生活带来不变。例如，当变压器绕组的机械性能下降而遭受短路事故时，绕组将很难承受巨大电动力从而造成一定的事故，给整个电网的运作、人们的正常生活等都带来不变。

所以，加强对变压器绕组变形的诊断工作，及时发现有变形的变压器绕组，并按照规定进行检修，这样预防应绕组变形而发生一些列不可预防的事故，同时也可以节约人力、物力。

3.3累积效应，故障隐藏，危害大

根据变压器的正常运作经验可知，一旦变压器绕组发生变形，就会发生累计效应，从而产生恶性循环的效果。何为累计效应？例如，一台110kV、31.5MV A 的变压器，运行6年以后，10kV侧受到多次强电流冲击，经检验发现已经变压器绕组已经发生很严重的变形，假如没有及时发现变形的问题，那么变压器发生事故的时间很难去确定。再比如，某台变压器在运行1个月以后，油中的特殊气体迅猛增长，经过检修才发现35kV绕组整个都已经变形、报废。所以说，当变压器绕组发生变形问题时，并不会马上发生事故，当再次遭受到电流冲击时，即使在正常的运作下也会发生绝缘击穿事故。

所以，在有的所谓“雷击”或“突发”事故中，很可能隐藏着绕组变形协故障因素。

4.预防变压器绕组变形的措施

目前，变压器作为整个电网传输系统中最核心的设备，世界各国都纷纷将诊断变压器变形的工作提上了日程，有些国家更是的重视，甚至有些国家将变压器绕组变形放在变压器预防性试验项目的首要位置。例如：《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中，已经很明确的把绕组变形试验放入变压器发生短路事故后和出厂的必试项目。

第一，在设计变压器时，就要充分的考虑各种可能出现的问题，设计出高质量、高寿命的变压器。其中个对于绕组的抗短路能力一定要有限考虑。对于变压器的使用者而言，一定要选择抗短路能力很强大的变压器。使用寿命才长，发生事故的可能性也会相对减少。