1絕緣事故概述
1.1變壓器的絕緣事故的分類
變壓器的絕緣事故一般分為以下4類:①繞組絕緣事故。指主絕緣、匝絕緣、段間絕緣、引線絕緣以及端絕緣等放電、燒損引起的絕緣事故。②套管絕緣事故。指套管內(nèi)部絕緣放電引起絕緣損壞,甚至瓷套爆炸。還包括套管外絕緣的沿面放電和空氣間隙擊穿。③分接開關(guān)絕緣事故。主要是指由于切換開關(guān)油室內(nèi)油的絕緣強度嚴(yán)重下降,在切換分接時不能滅弧,引起有載分接開關(guān)燒毀。另外還有無勵磁分接開關(guān)和有載分接開關(guān)裸露的導(dǎo)體之間放電,引起相間、相對地或級間短路的事故。④鐵心絕緣事故。一是指鐵心的硅鋼片對地絕緣損壞,引起鐵心多點接地。另一是指鐵心的框架連接點間的絕緣損壞,產(chǎn)生環(huán)流引起局部過熱故障。
上述4類事故中,繞組絕緣事故的危害最大。
1.2變壓器絕緣事故的根本原因
為分析變壓器絕緣事故的根本原因,把作用在絕緣上的電場強度分為作用電場強度(簡稱作用場強)和耐受電場強度(簡稱耐受場強)。作用場強又可分為雷電沖擊作用場強、操作沖擊作用場強和工頻作用場強。這三種類型作用場強絕緣成分不同,各自的耐受場強也不同。但其共同點是當(dāng)作用場強大于耐受場強時,就會發(fā)生絕緣事故。按作用場強和耐受場強的抗衡關(guān)系可分為3種形勢:①作用場強過高。例如110kV和220kV降壓變壓器的第三繞組(10kV或35kV繞組)在雷擊時出現(xiàn)作用場強高于變壓器本身的正常耐受場強,引起雷擊損壞的絕緣事故。此類事故每年都有發(fā)生,約占總的繞組絕緣事故比率的百分之幾。②作用場強過高加上耐受場強下降。例如變器在操作時絕緣損壞,解體檢查發(fā)現(xiàn)絕緣有受潮現(xiàn)象。對油紙絕緣中的水分,操作沖擊比雷電沖擊敏感,所以此類事故不多,約占總的繞組絕緣事故的比率的千分之幾。③耐受場強下降。例如變壓器正常運行中耐受場強下降,導(dǎo)致在正常工作電壓下突然發(fā)生絕緣事故。這類絕緣事故頻繁出現(xiàn),占總的繞組絕緣事故的比率已超過90%。
1.3正常工作電壓下絕緣事故的方式
正常工作電壓下出現(xiàn)的絕緣事故有2種方式:①一種稱作突發(fā)式事故,其特點是按現(xiàn)行的預(yù)防性規(guī)程進行的預(yù)防性試驗合格,其他在線的監(jiān)測也未發(fā)現(xiàn)事故的預(yù)兆。但在正常運行條件下,變壓器內(nèi)部突發(fā)絕緣擊穿事故,繼電保護動作跳閘。由于故障能量有大有小,或繼電保護動作的時間有快有慢,因此變壓器損壞的嚴(yán)重程度大不相同。②另一種稱作垂危式故障。這種事故的特點是預(yù)防性試驗的絕緣性能試驗合格,但從油中溶解氣體的色譜分析中發(fā)現(xiàn)乙炔。經(jīng)分析確認(rèn)與在絕緣部分存在放電有關(guān)。于是停電進行測量局部放電量的試驗。試驗結(jié)果表明放電狀況異常,甚至在試驗中就發(fā)生貫穿性擊穿。將局放試驗和其他試驗結(jié)果進行綜合分析,可以作出正確診斷,解體后可以找到絕緣發(fā)生不可逆損壞的故障點。
1.4正常工作電壓下的絕緣事故實例
國內(nèi)外變壓器都存在各種絕緣事故。在此列舉10個有結(jié)論的代表性事例:
①沿絕緣紙板樹枝狀放電,引起的主絕緣事故;②沿角環(huán)夾層放電,引起的主絕緣事故;③沿?fù)螚l爬電,引起的縱絕緣事故;④沿墊塊表面爬電,引起段間絕緣事故;⑤墊塊與導(dǎo)線間的油角放電,引起匝絕緣事故;⑥沿銅排導(dǎo)線支架爬電,引起的相間短路事故;⑦匝絕緣直接擊穿,引起匝絕緣或段間絕緣事故;⑧繞組出線紙包絕緣擊穿,引起出線絕緣事故;⑨分接引線紙包絕緣擊穿,引起分接引線絕緣事故;⑩套管的下瓷套沿面放電,引起瓷套崩裂事故。
僅就以上列舉的事例可以看出,變壓器的每種絕緣結(jié)構(gòu)都曾經(jīng)發(fā)生過絕緣事故,而且其中大多數(shù)是在正常工作電壓下發(fā)生。
2正常工作電壓下的絕緣事故的原因分析
2.1正常工作電壓下發(fā)生絕緣事故時的絕緣實際耐受強度
變壓器的絕緣配合使用慣用法。絕緣耐受場強與其實際承受場強的比值稱為配合系數(shù),或簡稱裕度。變壓器在正常狀態(tài)下絕緣的設(shè)計裕度是足夠大的,例如匝絕緣在工作電壓下的裕度大于10,但事故時卻再無裕度可言。舉例說明如下:
(1)220kV變壓器使用1.95mm匝絕緣,正常狀態(tài)下的平均工頻擊穿電壓為60kV,正常工作電壓下加在匝絕緣上的電壓小于4kV。但在正常工作電壓下卻頻繁發(fā)生匝絕緣擊穿事故。