电气设备故障统计

防止变压器出口短路的技术措施
(一)在变压器的中低压侧加装绝缘热缩套； (二)防止单相接地时发生谐振过电压； (三)防污瓷瓶的选择。可更换爬距较大的防污瓷瓶，或 者涂刷常温固化硅橡胶防污闪涂料； (四)变压器中低压侧的开关更换为开断容量更大的。（开断容量不足引 起开关爆炸造成的变压器出口短路现象是完全可以避免的）； (五)避雷器的选择——性能良好，效果显著； (六)不断完善变压器的保护配置； (七)防止备用电源自投
U1、I1为外施电压和电流；U2、I2为 中压绕组电压和电流；u3、I3为低压绕 组电压和电流；I为公共绕组中的电流； El、E2、E3、Ec为高压绕组、中压绕组、 低压绕组及串联绕组的电势；Zc、Z2、 Z3为串联绕组、中压绕组、低压绕组的 漏阻抗。各物理量均依图所示规定了正 方向。
法国日蒙施耐德变压器损坏事故概述： 湖南省常德岗市500 kV变电站1号主变系法国日蒙施耐德公司生产的单相 、自耦、壳式变压器，单台容量167 MV ·A，油重19 500 kg，1995年12月正 式投运。投运以来，其A，B，C三相一直存在油中H2和CH4含量不断增长的问 题。A、B、C三相都经过脱气处理，但问题仍没有解决。2004年5月25日～6月 19日，对该组主变进行了停电检查，同时厂家也派现场技术服务人员进行了 进油箱检查。检查确认该组变压器的A，B两相已不能投入运行（发现B相变压 器在距高压引线出线位置大约0．8 m处(往低压出线方向)，其高压线圈的角 环有明显的放电痕迹；A，B两相变压器器身内有一些绝缘纸、小木块等杂质 ；C相变压器检查未发现异常）。通过加强油色谱的跟踪分析，及时发现了变 压器存在的重大缺陷，从而防止了一次重大设备事故的发生。
变压器出口或近区短路原因 ：
随着电网装机容量的增大，用电负荷的增加，系统短路容量变 大，短路电流剧增，而变压器在科研、设计和制造中，抵抗出口短路 冲击的能力跟不上，再加上配电系统出线多，网络复杂，配电设备事 故时有发生，这些，是近几年变压器近距离出口短路损坏事故增多的 主要原因。
变压器出口或近区短路危害：
2005年对变压器A，B相的解体检查发现如下问题： a．在A相油箱底部发现1个直径为20cm的红色塑料盆，塑料盆上有法国国名标记 b．在A相高压导线出线方向最后1饼线圈的静电环的绝缘纸板上发现几处爬电(图 1(a))，2处静电环上的3层绝缘纸已击穿。 c．在A相低压8股并绕导线(8股×6根/股)中，其中1股的4根导线存在过热现象。 d． 在B相高压线圈出线方向最后1饼线圈的第4个角环纸板上有多处放电黑点， 拨开角环纸板发现纸板内部有很多爬电现象。在B相高压线圈出线方向最后1 饼线圈与最后2饼线圈间的绝缘纸板表面上有2处爬电，拨开该纸板发现纸板 内部有2处爬电现象。
各个电压等级的纵绝缘和主绝缘损坏事故台次平均占总损坏事 故台次的81.1%。——（线圈的绝缘分为主绝缘和纵绝缘。主绝缘是 指线圈对它本身以外的其他结构部分的绝缘，包括它对油箱、铁心 、夹件和压板的绝缘，对同一相内其他线圈的绝缘，以及对不同相 线圈的绝缘（相间绝缘）。纵绝缘是指线圈本身内部的绝缘。它包 括匝间绝缘、层间绝缘、线段间的绝缘等。即为线圈与主线绝缘及 引线。）
第11章
电力设备事故与故障统计分析
11.2 变压器事故统计分析
1）损坏事故率 2）损坏事故变压器按电压等级分布 3）损坏事故变压器损坏部位 4）损坏事故变压器其所属制造厂 5）损坏事故变压器运行年限 6）损坏事故变压器按地区分布 7）变压器损坏事故原因分析
—— 电气自动化
电力变压器是电力系统中的重要设备，它承担着电压变换、电 能分配传输，它的正常运行对电力系统的安全、可靠运行至关重要 。而如果总结出故障产生的一般规律对保障电力系统安全可靠运行 具有重要的指导意义。 根据在各省网电力公司报送变压器类设备专业总结材料的基 础上，对110kv及以上电力等级变压器类的运行、管理情况进行总 体的质量评估，并对其设备事故及其故障和缺陷进行统计分析，总 结出故障的一般规律，并以此作为质量信息反馈和制定设备技术标 准、运行管理规范、检修规范、技术监督规定以及反事故措施的重 要依据。 由于变压器、断路器等高压电气设备的使用寿命可以达到20 年以上，因此，书中采用2000-2009（主要2000-2004）年的部分历 史数据进行统计分析，找出变压器常见故障的一般规律对保证电力 系统的安全运行与维护具有重要的指导意义。
自耦变压器介绍： 500 kV自耦变压器多采用分相式结构，三相之间相对独立。各相 变压器在内部结构上一致，参数也仅有微小差别。因此，在建立三绕 组自耦变压器数学模型时，可简化为单相自耦三绕组模型的建立。在 结构上， 自耦变压器由高压侧、中压侧和低压侧构成。中压侧绕组 是构成高压侧绕组的一部分，也称为公共绕组；公共绕组和串联在一 起的绕组共同构成了自耦变压器的高压绕组；因此，高压绕组和中压 绕组之间不仅有磁的联系，还有电的联系，这也是自耦变压器最显著 的特点之一。低压绕组是一个独立的绕组，与高、中压绕组之间只有 磁路上的联系，并无电路上的联系，主要是为了消除三次谐波并作为 无功补偿设备用。
从表11-2和图11-4可以看出，2000-2004年各电压等级变压器年台次事故率 呈现的趋势 , 其中330 kV 和500 kV 级变压器年台次事故率在近几年有明显 的下降，而110kv和220kv级变压器年台次事故率波动中有所上升。
3）损坏事故变压器损坏部位
ห้องสมุดไป่ตู้
由表11-3可以看出变压器线圈、主绝缘及引线等是变压器损坏事故的主要损 坏部位。
1）损坏事故率
年台次事故率=（年损坏事故台次/在运总台数）*100% 年容量事故率=（年损坏事故容量/在运总容量）*100%
根据国家电网公司系统各网省电力公司报表统计，2004年度共发 生110kv及以上电压等级变压器损坏事故53台次、事故容量为 4221.5MVA。 以110kV及以上电压等级变压器的在运总台数（13187台）和总容 量（907108.3MVA）为基数，计算变压器的年台次事故率和年容量事 故率分别为0.40%和0.47%。 与2003年度国家电网公司所属变压器损坏事故（32台次， 1651.0MVA）相比，2004年度比2003年度变压器年台次事故率提高 0.14个百分点，年容量事故率提高0.26个百分点。2004年度变压器损 坏事故台次和容量明显增加。
2）损坏事故变压器按电压等级分布
各电压等级变压器的损坏事故率
由表11-1可见，2004年主要是110、220kV和500kV级变压器发生损坏事 故，特别是110kV级变压器损坏台数较多，将占本年度损坏事故的58.5%。 330kV级变压器无损坏事故。 同2003年度相比，2004年度除330kV级变压器外，其他各电压等级变压 器的年台次事故率均有所增加，其中110kV级变压器增加了0.04%、220kv变 压器增加了0.46%，500kv级变压器增加了0.16%；其他各电压等级变压器年 容量事故率同样有所增加，其中110kV级变压器增加了0.06%、220kv变压器 增加了0.50%，500kv级变压器增加了0.10%。
由表11-3分接开关损坏事故共3台次，容量 131.5MVA，占总损坏事故台次5.7%，占总损坏事故容量 3.1%；套管损坏事故5台次，容量24.0MVA，占总损坏事 故台次9.4%，占总损坏事故容量5.7%；其它原因损坏事 故共2台次，容量181.5%MVA，占总损坏事故台次3.8% ，占总损坏事故容量4.3%。图11-5显示出了损坏事故变 压器各类损坏部位的台次占总损坏事故台次的百分数。
（2）国产变压器损坏事故
由表11-4还可知，2004年度国家电网公司系统共发生110kv及以上 电压等级国产变压器的损坏事故为50台次，占总损坏事故台次的94.3% ；损坏容量为3884.5MVA，占总损坏事故容量的92.0%，其中110kV 级变压器损坏事故30台次，220kV级变压器损坏事故20台次。 在这50台次损坏事故变压器中，18台次（占36.0%）为国内三大 厂（沈变、保变、西变）产品，25台次（占50％）为国内其他厂家产品 ，7台次（占14.0%）为合资厂家产品。
由表11-3可知，2004年度共发生线圈绝缘损坏事故37次，容量 3145MVA。占总损坏事故台次的69.8%，占总损坏事故容量的74.5%。 主绝缘及引线的部位损坏事故6台次，容量523.0MVA，占总损坏事故 台数的11.3%，占总损坏事故容量的12.4%。 在37台次线圈绝缘损坏事故中，有21台次（占线圈绝缘总损坏 事故台次的56.8%）是由于变压器出口或近区短路引起，9台次（占 线圈绝缘总损坏事故台次的24.3%）是由于结构设计不合理、制造工 艺及材质控制不严引起，3台次（占线圈绝缘总损坏事故台次的8.1% ）是由于雷击引起，其余4台次（占线圈绝缘总损坏台次的10.8%） 是由于过电压、变压器绝缘老化以及误操作或安装不当等引起线圈 损坏事故。
引起绕组饼间或匝间击穿的因素为：
（1）绕组在绕制和装配过程中，绝缘受到机械损伤以及出线根部或过弯 处没有加包绝缘。
（2）绕组导线不符合质量要求，有毛刺、裂纹，或焊接不好、包纸质量 不好。 （3）垫块有尖锐棱角，绕组压缩时压力过大或绕组沿圆周各点受力不均 匀，使绝缘损坏。 （4）撑条不光滑。 （5）变压器在装配过程中落人异物。 （6）反饼过弯处工艺不良引起绝缘损伤。
4）损坏事故变压器所属制造厂
损坏变压器按制造厂分类见表11-4，共涉及21厂家，其中国内厂家18 家，台资厂家1家及国外厂家2家。
（1）进口变压器损坏事故
由表11-4可知，2004年度国家电网公司系统共发生110kv级以上电 压等级进口损坏事故3台次，容量337.0MVA。 进口变压器损坏事故3 台次, 占总损坏事故台次的5. 7% 。其中2 台次是日本三菱公司产品, 主要是因制造工艺质量不良造成绕组饼间或匝 间击穿损坏; 另1 台次是法国日蒙施耐德变压器公司生产的500 kV、 167. 0 MVV 单相自耦压器, 因结构设计不合理和制造工艺不良，致使高 压引线出线的第一饼线圈在距离高压引线800mm处的第4层L型绝缘成 型件内（由外往里数）存在明显的爬电痕迹，并有类似米粒大小的孔洞 ，退出运行。对此, 运行部门应引起注意。
电力变压器在发生出口短路时的电动力和机械力的作用下，绕 组的尺寸或形状发生不可逆的变化，产生绕组变形。绕组变形包括轴 向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等，是 电力系统安全运行的一大隐患。变压器统组变形后；有的会立即发生 损坏事故，更多的则是仍能继续运行一段时间，运行时间的长短取决 于变形的严重程度和部位，存在严重的安全隐患。 原因：1、绕组机械性能下降，当再次遭受到短路电流冲击时， 将承受不住巨大的冲击电动力的作用而发生损坏事故；2、绝缘距离 发生变化，或固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生；3、运行变压 器一旦发生绕组变形，将导致累积效应，出现恶性循环。
法国日蒙施耐德变压器损坏事故原因分析： 1.A、B两相内部不清洁，且是制造时的遗留物。 2.变压器存在设计结构绝缘裕度太小，即高压出线方向最后1饼线圈处存 在场强较高、局部放电易产生(特别内部存在不清洁物时，不清洁物 有可能在油流动时进入高场强区)并易发展的地方。故障点在高压弓l 出线附近，由于此区域场强较高，变压器又存在绝缘结构设计缺陷， 因而导致局部放电的发生。 3.B相变压器发现1层压纸板内部(而非表面)有很多的爬电路径，层压纸 板内部的爬电路径上存在一些大大小小的空洞，说明该处绝缘材质存 在问题，也就是成型件内部绝缘耐电强度差，长期运行后形成了绝缘 成型件内部的爬电通道，从该相的油色谱分析也可看出，由于局部放 电起始并发展于绝缘成型件内部，所以长期以来油中并无故障特征气 体产气现象，当绝缘成型件内部的爬电通道发展到一定程度，可能是 在偶然的过电压作用下才导致与之相串联的其它地方瞬时放电而在油 中出现乙炔。（乙炔含量持续升高,则说明其内部存在放电,这些放电 点的存在可能最终导则绝缘的损坏,引发变压器内部发生短路,燃烧, 甚至爆炸）根据绝缘油色谱跟踪分析、局部放电试验结果和绝缘纸板 夹层内的明显爬电痕迹，说明局部绝缘材料存在先天性缺陷。