变压器内部故障和变压器出口短路引起的故障原因很多且复杂,与结构规划、原材料质量、工艺水平、运行条件等因素有关,但电磁线的选择是关键。从近年来对变压器的解剖和故障分析可以看出,大致有以下几个原因与电磁线有关。
1.基于变压器静态理论规划选择的电磁线与实际运行中作用在电磁线上的应力有很大不同。
2.目前,各厂家的核算程序都是基于漏磁场均匀分布、匝数相同、相位力相等等理想化模型编制的。但实际上变压器的漏磁场分布并不均匀,相对集中在磁轭部分,该区域的电磁线也受到较大的机械力。换位导线在换位处产生力矩,因为爬坡会改变力的传递方向;由于垫块的弹性模量,轴向垫块分布不均匀,会延迟交变漏磁场产生的交变力的共振,这也是铁芯轭铁处的线饼、换位及带调压分接头的相应部位先变形的根本原因。
3.计算抗短路能力时,不考虑温度对电磁线弯曲强度和抗拉强度的影响。常温下规划的短路电阻不能反映实际运行情况。根据测试结果,电磁线的温度会向它屈服。0.2.随着电磁线温度的提高,其抗弯强度、抗拉强度和伸长率均下降。250℃时,弯曲强度和拉伸强度比50℃时下降10%以上,伸长率下降40%以上。然而,在额外负载下,实际变压器的平均绕组温度和热点温度可分别达到105℃和118℃。一般情况下,变压器在运行过程中有一个重合闸过程,因此如果短路点暂时不能消失,就会在很短的时间(0.8s)内受到第2次短路冲击。但由于第1次短路电流冲击后绕组温度急剧升高,根据GBl094的规定,大允许温度为250℃,此时绕组的短路电阻已经大大降低,这也是短路事件多发生在变压器重合闸后的原因。
4.一般换位导线机械强度差,受短路机械力时易变形、绞线分散、铜外露。选用一般换位导线时,由于电流较大,换位爬坡较陡,这部分会产生较大的力矩,而绕组两端的线饼也会因幅值和轴向漏磁场的共同作用而产生较大的力矩,造成畸变。比如阳高500千伏变压器A相公共绕组有71处换位,因为选用了较粗的公共换位导线,66处换位导线有不同程度的变形。其他五井1l主变压器也采用普通换位导线,铁芯轭部高压绕组的两端线饼有不同的翻线、露线现象。
5.软线的选择也是变压器抗短路能力差的主要原因之一。由于前期缺乏知识,或者接线设备和工艺困难,厂家在规划时拒绝使用半硬导线或者在这方面没有任何要求,故障变压器都是软导线。
6.绕组松动,换位或位置修正爬坡处处理不当,过细,电磁线悬空。就端部损伤取向而言,变形通常发生在换位时,尤其是换位导线换位时。
7.如果绕组匝或导线未固化,短路电阻可能很低。早期浸漆处理的绕组无一损坏。
8.绕组预紧力控制不当,导致一般换位导线的导线相互错位。
9.套装间隙过大导致对电磁线支撑不足,增加了变压器抗短路能力的隐患。
10.作用在各绕组或各齿轮上的预紧力不均匀,造成短路冲击时线饼跳动,导致作用在电磁线上的弯曲应力过大而变形。
11.外部短路事故频发。反复短路电流冲击后,电动势的积累效应引起电磁线软化或内部相对位移,终导致绝缘击穿。