氮气孔 产生原因是CO2气流保护层遭到破坏，使大量的空气侵入焊接区所致。防止措施是经常检查，及时发现并更换焊枪。氢气孔 产生原因焊缝表面的有杂质，CO2气体含有水分。防止措施是对焊件和焊丝表面作适当处理，对CO2气体进行提纯和干燥处理。表51 CO2气体保护焊焊接时产生气孔的原因及其防止措施......
2023-06-28
不平衡率超标的原因及防止措施
【摘要】：对于三相绕组直流电阻非常相近的变压器,a、c两相绕组的直流电阻受引线的影响最大,因此其不平衡率容易超标。有时即使采用合格的导线,但由于导线截面尺寸偏差不同,也可能导致绕组直流电阻不平衡率超标。再如,某台6300kVA 的电力变压器,其高压侧三相直流电阻不平衡率超过4%,经反复检查发现B相绕组的铝线本身质量不佳。某台SFSLB1—31500/110 型变压器,预防性试验时发现35kV侧运行Ⅲ分接头直流电阻不平衡率超标。
1.引线电阻的差异
由图1-69可见,各相绕组的引线长短不同,因此各相绕组的直流电阻就不同,可能导致其不平衡率超标,根据变压器引线结构的具体尺寸,S9—315/10型及SL7—315/6.3型变压器低压侧直流电阻及不平衡率的计算值及实测值列于表1-27中。
图1-69 引线结构示意图
由表1-27可见,由于引线的影响可导致变压器绕组的不平衡率超标。对于三相绕组直流电阻非常相近的变压器,a、c两相绕组的直流电阻受引线的影响最大,因此其不平衡率容易超标。
为消除引线电阻差异的影响,可采用下列措施:
(1)在保证机械强度和电气绝缘距离的情况下,尽量增大低压套管间的距离,使a、c相的引线缩短,因而引线电阻减小。这样可以使三相引线电阻尽量接近。
表1-27 变压器的直流电阻及不平衡率
(2)适当增加a、c相首端引线铜 (铝)排的厚度或宽度。如能保证各相的引线长度和截面之比近似相等,则三相电阻值也近似相等。
(3)适当减小b相引线的截面。在保证引线允许载流量的条件下,适当减小b相引线截面使三相引线电阻近似相等,这也是一种可行的办法。
(4)寻找中性点引线的合适焊点。对a、b、c三相末端连接铜 (铝)排,用仪器找出三相电阻相平衡的点,然后将中性点引出线焊在此点上。
(5)在最长引线的绕组末端连接线上并联铜板以减小其引线电阻。
(6)将三个绕组中电阻值最大的绕组套在b相,这样可以弥补b相引线短的影响。
对上述方法,在实际中可以选择其中之一单独使用,也可综合使用。
2.导线质量
实测表明,有的变压器绕组的直流电阻偏大,有的偏差较大,其主要原因是某些导线的铜和银的含量低于国家标准规定限额。有时即使采用合格的导线,但由于导线截面尺寸偏差不同,也可能导致绕组直流电阻不平衡率超标。例如,用三盘3.15×10的扁铜线分别绕制某台变压器的三相绕组,导线铜材的电阻率很好,ρ20=0.017241Ω·mm2/m,截面尺寸都合格,只是其中一盘的尺寸是最大负偏差:窄边a为-0.03,宽边b为-0.07;圆角半径r为+25%,而另两盘的尺寸是最大正偏差:a 为+0.03,b为+0.07;r为-25%,经计算,最大负偏差的一盘线,其导线截面Smin=31.713mm2,每米电阻R20=0.0005723Ω/m,而最大正偏差的两盘线,其导线截面积Smax=31.713mm2,R20=0.0005436Ω/m。对这台变压器,即使排除其他因素的影响,其直流电阻不平衡率也达5.18%。
再如,某台6300kVA 的电力变压器,其高压侧三相直流电阻不平衡率超过4%,经反复检查发现B相绕组的铝线本身质量不佳。
为消除导线质量问题的因素可采取下列措施:
(1)加强对入库线材的检测,控制劣质导线流入生产的现象,以保证直流电阻不平衡率合格。
(2)把作为标准的最小截面Smin改为标称截面,有的厂采用这种方法,把测量电阻值与标称截面的电阻值相比较,这样就等于把偏差范围缩小一半,有效地消除直流电阻不平衡率超标现象。
3.连接不紧
测试实践表明,引线与套管导杆或分接开关之间连接不紧,都可能导致变压器直流电阻不平衡率超标。例如:
(1)某SJL—1000/10型配电变压器,其直流电阻如表1-28所示。
由表1-28可知,变压器直流电阻不平衡率远大于4%,所以怀疑绕组系统有问题。在综合分析后,经吊芯检查,发现C 相低压绕组与套管导电铜螺栓连接处的软铜排发热变色,连接处的紧固螺母松了。清除氧化层,锁紧紧固螺母后再测不平衡率符合要求。
(2)某台SFSL1—10000/110型降压变压器的中压绕组的直流电阻不平衡如表1-29所示。
表1-28 变压器直流电阻及不平衡率
表1-29 变压器直流电阻
由表1-29可知,变压器中压绕组直流电阻不平衡率远大于2%。综合分析后,经吊罩检修确认,中压绕组B 相第六个分接引线电缆头螺牙与分接开关导电柱内螺牙连接松动。
(3)某台SFSLZB—5000/110型变压器,色谱分析结果异常,又测试35kV侧直流电阻,A 相为0.0604Ω,B 相为0.0550Ω,C 相为0.0550Ω。可见A 相直流电阻增大,经现场进一步检查是35kVA 相套管铜棒与引线间的接触不良。
(4)某台SFSLB1—31500/110 型变压器,预防性试验时发现35kV侧运行Ⅲ分接头直流电阻不平衡率超标。测试结果如表1-30所示。
表1-30 变压器直流电阻
由表1-30可见,35kV侧直流电阻不平衡率远大于2%,怀疑分接开关有问题,故转动分接开关后复测,其不平衡率仍然很大,又分别测其他几个分接位置的直流电阻,其不平衡率都在11%以上,而且规律都是A 相直流电阻偏大,好似在A相绕组中串入一个电阻,这一电阻的产生可能出现在A 相绕组的首端或套管的引线连接处,是连接不良造成。经分析确认后,停电打开A 相套管下部的手孔门检查,发现引线与套管连接松动 (螺丝连接),主要由于安装时无垫圈引起,经紧固后恢复正常。
(5)某台10000kVA、60kV的有载调压变压器,在预试时发现直流电阻不合格,如表1-31所示。
表1-31 变压器直流电阻
由表1-31可见,在3个分接位置,B相的直流电阻均较其他两相大7%左右。分析认为B相接触不良。停电检查发现,确是B 相穿缆引线鼻子与将军帽接触不紧造成的。
由上所述,消除连接不紧应采取下列措施:
(1)提高安装与检修质量,严格检查各连接部位是否连接良好。
(2)在运行中,可利用色谱分析结果综合判断,及时检出不良部位,及早处理。
4.分接开关接触不良
有载和无载分接开关接触不良的缺陷,是主变压器各类缺陷中数量最多的一种,约占40%。给变压器安全运行带来很大威胁。例如:
(1)某台SFSLB1—20000/110 型主变压器,预试时直流电阻三相平衡,但运行8 个月后,110kV侧中相套管喷油,温度达84℃。色谱分析结果认为该变压器内部有热故障,最热点温度为150～300℃,分析是导电回路接触不良造成的。又进行直流电阻测试,在中压运行分接位置Ⅳ时的结果是Aom为0.286Ω,Bom为0.281Ω,Com为0.35Ω,不平衡率为24.55%。其他部位测试结果正常,这样就把缺陷范围缩小在中压C 相绕组的引线→分接开关→套管之内。吊芯检查发现中压C 相分接开关Ⅳ分头的动静触头接触不良,且有过热变色和烧损情况。更换分接开关后,运行良好。
(2)某台OTSFPSB—120000/220型主变压器,色谱分析发现变压器内部有过热故障。测直流电阻发现相间不平衡率达7.4%。如表1-32所示。
由表1-32可知,直流电阻不平衡率为7.4%,且A 相直流电阻较上年增长11.2%,所以通过综合分析判断为A 相分接开关接触有问题。后经几次追踪分析,问题依然存在,最后由人孔门进入变压器检查,发现A 相分接开关动静触头接触不良,烧伤两处。吊罩更换分接开关运行正常。
表1-32 变压器直流电阻
分接开关接触不良的直接原因是:接触点压力不够和接点表面镀层材料易于氧化,而根本原因则是结构设计有不合理之处,也没有采取有效的保证接触良好的措施。改善接触不良的主要措施有:
(1)在结构设计上采取有效措施保证触头接触良好。
(2)避免分接开关机件的各部分螺钉松动。
(3)有载调压开关5～6 年至少应检修一次。即使切换次数很少,也应照此执行。
5.分接开关指位指针移位
分接开关指位指针移位会导致变压器绕组直流电阻不平衡率超标。例如,某台 OSFPS7—120000/220型电力变压器,其分接开关的型号为DWGⅡ1000A/220kV-6×5,与变压器绕组连接情况如图1-70所示。
图1-70 分接开关与绕组的连接图 (一相)
对该变压器进行绝缘试验、各项试验结果均合格,但高压绕组的直流电阻严重不平衡,且B 相直流电阻有问题,自Ⅰ～Ⅴ挡阻值呈现出由大→小→更小→大→更大的无规律排列,其测试结果如表1-33所示。
表1-33 高压绕组直流电阻测试结果 单位:Ω
经分析认为B 相挡位错乱,决定吊罩检查,当钟罩吊走时,检修人员将开关连杆放入,已无止钉,可顺可逆自由旋转。随后按正确位置将B 相分接开关调整后,使止钉挡住空挡,测出三相直流电阻平衡,满足限值要求。测试结果如表1-34所示。
表1-34 恢复正确指示位置后的测量结果 单位:Ω
为消除分接开关指位指针移位造成的直流电阻不平衡率超标,应当在变压器总装后,出厂前进行分接开关试验,以核对分接开关位置最终是否正确。在分接开关检修后,也宜进行核对。
6.绕组断股
变压器绕组断股往往导致直流电阻不平衡率超标,例如,某电厂SFPSL—12000/220 型主变压器,色谱分析结果发现总烃含量急剧增长,测直流电阻,其结果是高、低压侧与制造厂及历年的数值相比较无异常,但中压侧的直流电阻A、B 相偏大,如表1-35所示的换算值。
表1-35 变压器直流电阻值(Ω)
在分析A、B相直流电阻增大的原因时,考虑到变压器在运行中曾遭受过两次严重短路电流冲击,所以怀疑是绕组断股,经解体检查发现,故障点部位在A 相套管的根部附近,并且A 相引线在套管根部与套管均压帽焊在一起,引线烧断的面积为42.3mm2,占总截面积的10%。由于故障点在A 相引线,所以与该引线连接的B 相直流电阻也增大。
为消除由于断股引起的直流电阻不平衡率超标,宜采取的措施有:
(1)变压器受到短路电流冲击后,应及时测量其直流电阻,及时发现断股故障,及时检修。
(2)利用色谱分析结果进行综合分析判断,经验证明,这是一种有效的方法。
综上所述,可总结如下:
(1)采用色谱分析与测量直流电阻综合分析判断,是检测运行变压器绕组直流电阻不平衡率超标的有效方法,可在实践中应用。
(2)精心设计,认真安装与检修,加强运行管理是减少和消除直流电阻不平衡率超标的主要措施,应当引起有关方面重视。
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