配電變壓器損壞原因及保護措施

曹文鐘 李仁波

摘要:本文對配電變壓器損壞的原因進行分析,同時提出對配電變壓器的保護措施及其注意事項,以保證配電網安全、穩定、可靠運行。

關鍵詞:配電變壓器;原因分析;保護技術

1 配電變壓器損壞原因分析。

1.1 長期實踐證明配電變壓器內損壞,不管程度如何,大都是絕緣結構、絕緣介質(電纜紙、變壓器油等)在很多因素(如溫度、電氣、化學和機械等,的作用下,而遭到損壞的。

溫度是配電變壓器運行中最常遇到的因素。它是由介質損失和變壓器的銅鐵損而引起的。除正常運行溫度外,還會碰到過載和短路時產生的過電流引起的溫度驟升(短路時短路電流達到額定電流的25~30倍。因而,銅損將達到額定電流時幾百倍,使繞組溫度上升非常迅速)。

變壓器的固體絕緣介質在溫度作用下,將會失去水份、變脆、機械強度下降。若溫度持續上升,使發熱量不斷增加,形成惡性循環使絕緣介質進一步燒熔、燒裂、燒焦,直至完全破壞。這就是所謂的熱擊穿。發生熱擊穿的時間較慢,一般要經歷數小時的時間。但當突發短路時,所經歷的時間比較短,當有適合的保護時,不會發生熱擊穿。

1.2 電氣作用也是配電變壓器運行中經常耐受的因素。變壓器的絕緣,除了長期承受工 作電壓外,而且還將短時或瞬時承受內部過電壓和大氣過電壓的作用。工作電壓的作用是長期的,主要從絕緣簿弱的部位局部放電,從而發展為電化學擊穿。而過電壓的作用,主要是產生積累效應,使少化程度逐步擴大,最后導致電擊穿。

1.3 化學作用通常也是配電變壓器運行中往往不可避免的因素。化學作用主要是指氧化,水解和生成沉淀物的過程。例如固體絕緣介質、變壓器油接觸空氣后,在溫度的共同作用下,可引起氧化析出沉淀物,腐蝕、影響絕緣,使其發生化學變化;導致老化最后以擊穿的形式而破壞。

2 配電變壓器是配電系統中根據電磁感應定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。通常安裝在電線桿、臺架或配電所中,一般將6～10千伏電壓降至400伏左右輸入用戶。變壓器運行是否正常直接影響用戶生產和生活用電,并關系到用電設備的安全。為了保證用戶用上優質、安全電,必須保證配變運行正常。因此我們有必要從保護配置技術角度和日常運行管理兩大方面來談談配電變壓器的保護措施及其注意事項:

2.1 保護配置技術方面

2.1.1 為防止溫度過高,可采取下列措施:

(1)限制變壓器不應長期過載和防止短路,根據焦耳一楞次定律Q=0.24I2Rt可知,決定發熱量的主要因素是I,I越大,I2增值越快,在比較短的℃時間內就有可能燒毀變壓器。特別是短路時的情況更為嚴重。其次,雖然電流超過不甚大,但過負荷時間很長,由于熱量積累的關系也會燒毀變壓器。一般過負荷燒毀的變壓器多半發生二次繞組。

(2)一、二次安裝合格的熔絲,以便一旦短路和過載時,熔絲熔斷,使變壓器得到保護但要注意下列問題。

高壓熔絲不要裸露在外面,要安裝在熔絲管里,這樣做便于滅弧,防止弧光短路。

高低壓熔絲不能以其它金屬導體代替,也不能以低壓熔絲代替高壓熔絲。因為在同樣的額定電流下,由低熔點高電阻系數的鉛鋅制成的低壓熔絲,耍比用高熔點低電阻系數的銅銀等制成的高壓熔絲具有較大的截面因此熔斷時,金屬蒸氣多,對滅弧不利。

2.1.2裝設避雷器保護,防止雷擊過電壓:配變的防雷保護,采用裝設無間隙金屬氧化物避雷器作為過電壓保護,以防止由高低壓線路侵入的高壓雷電波所引起的變壓器內部絕緣擊穿,造成短路,杜絕發生雷擊破壞事故。采用避雷器保護配變時,一是要通過正常渠道采購合格產品,安裝投運前經過嚴格的試驗達到運行要求再投運;二是對運行中的設備定期進行預防性試驗,對于泄漏電流值超過標準值的不合格產品及時加以更換;三是定期進行變壓器接地電阻檢測,對100KVA及以上的配電變壓器要求接地電阻必須在4Ω以內,對100KVA以下的配電變壓器,要求接地電阻必須在10Ω以內。如果測試值不在規定范圍內,應采取延伸接地線,增加接地體及物理、化學等措施使其達到規定值,每年的4月份和7月份進行兩次接地電阻的復測,防止焊接點脫焊、環境及其它因素導致接地電阻超標。如果變壓器接地電阻超標,雷擊時雷電流不能流入大地,反而通過接地線將雷電壓加在配電變壓器低壓側再反向升壓為高電壓,將配變燒毀;四是安裝位置選擇應適當,高壓避雷器安裝在靠配變高壓套管最近的引線處,盡量減小雷電直接侵入配變的機會,低壓避雷器裝在靠配變最近的低壓套管處,以保證雷電波侵入配變前的正確動作,按電氣設備安裝規范標準要求安裝,防止盲目安裝而失去保護的意義。

2.1.3 裝設速斷、過電流保護,保證有選擇性地切除故障線路:配變的短路保護和過載保護由裝設于配變高壓側的熔斷器和低壓側的漏電總保護器(該裝置有漏電保護和配變低壓過電流保護)來實現。為了有效地保護配變,必須正確選擇熔斷器的熔體(熔絲、熔片等)及低壓過電流保護定值。高壓側熔絲的選擇,應能保證在變壓器內部或外部套管處發生短路時被熔斷。熔絲選擇原則:容量在100kVA及以下的配變,高壓熔絲按2～2.5倍額定電流選擇;容量在100kVA以上的配變,高壓熔絲按1.5～2倍額定電流選擇。低壓側漏電總保護器過流動作值取配變低壓側額定值的1.3倍,配變低壓各分支線路過流保護定值不應大于總保護的過流動作值,其值應小于配變低壓側額定電流,一般按導線最大載流量選擇過流值,保證在各出線回路發生短路或輸出負載過大,引起配變過負荷時能及時動作,切除負載和故障線路,實現保護配變的目的。同時滿足各級保護的選擇性要求。

2.2 日常運行管理方面

2.2.1 加強日常巡視、維護和定期測試:進行日常維護保養,及時清掃和擦除配變油污和高低壓套管上的塵埃,以防氣候潮濕或陰雨時污閃放電,造成套管相間短路,高壓熔斷器熔斷,配變不能正常運行;及時觀察配變的油位和油色,定期檢測油溫,特別是負荷變化大、溫差大、氣候惡劣的天氣應增加巡視次數,對油浸式的配電變壓器運行中的頂層油溫不得高于95℃,溫升不得超過55℃,為防止繞組和油的劣化過速,頂層油的溫升不宜經常超過45℃;搖測配變的絕緣電阻,檢查各引線是否牢固,特別要注意的是低壓出線連接處接觸是否良好、溫度是否異常;加強用電負荷的測量,在用電高峰期,加強對每臺配變的負荷測量,必要時增加測量次數,對三相電流不平衡的配電變壓器及時進行調整,防止中性線電流過大燒斷引線,造成用戶設備損壞,配變受損。聯接組別為Yyn0的配變,三相負荷應盡量平衡,不得僅用一相或兩相供電,中性線電流不應超過低壓側額定電流的25%,力求使配變不超載、不偏載運行;

2.2.2 防止外力破壞:合理選擇配變的安裝地點,配變安裝既要滿足用戶電壓的要求,又要盡量避免將其安裝在荒山野嶺,易被雷擊,也不能安裝在遠離居民區的地方,以防不法分子偷盜;避免在配電變壓器上安裝低壓計量箱,因長時間運行,計量箱玻璃損壞或配變低壓樁頭損壞不能及時進行更換,致使因雨水等原因燒壞電能表引起配變受損;不允許私自調節分接開關,以防分接開關調節不到位發生相間短路致使燒壞配電變壓器;在配變高低壓端加裝絕緣罩,防止自然災害和外物破壞,在道路狹窄的小區和動物出入頻繁的森林區加裝高低壓絕緣罩,防止配電變壓器接線樁上掉東西使低壓短路而燒毀配變;定期巡視線路,砍伐線路通道,防止樹枝碰在導線上引起低壓短路燒壞配電變壓器的事故。

3 結束語

綜上所述:要使配電變壓器保持長期安全可靠運行,除加強提高保護配置技術水平之外,在日常的運行管理方面同樣也十分重要。作為配變運行管理人員,一定要做到勤檢查、勤維護、勤測量,及時發現問題及時處理,采取各種措施來加強配電變壓器的保護,防止出現故障或事故,以保證配電網安全、穩定、可靠運行。