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关于我

67年茂陵机校毕业,68年进铜川变压器厂,干电工11年,变压器试验5年,管总装引线技术5年,在生产质检服务部门各干一年,在工艺科从事图纸会签现场工艺6年,我的E-mail: transformerhe@163.com,欢迎交流。

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第三章 线圈制造(续)  

2008-08-05 10:50:30|  分类: 变压器类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        24  多根并绕导线一根少匝的两例故障特征及查找
        (1)  SF10 -10000/38.5/6.3GCL-GZK-GY,YN d11,该产品同时生产两台,一台一次合格,另一台做到成品空载时被判为有问题,其有关数据见表1: 查绕线车间生产纪录,此台C相低压有多根股间短路修理史,拔包后就直 接检查低压C相,结果发现在图12的B点上相邻两根导线铜见铜,经查询证实此处为修理过的地方,当时修理时只简单塞进一小片绝缘纸板,未做过细处理就算修好过关,后经多次移动,垫的东 西不知去向,故障就又重现,绕线车间知道后做了彻底处理。到此大家觉得故障点已找到且做了处理,满心欢喜让人重新套插,但我觉得心里不踏实,其理由有两点:
        1)图12故障点B纯属股间短路,不会影响PO增大而只能影响PK增大。
        2) 按正常换位第1根导线和第6根导线在绕组首尾端始终排布在两边,但实际在尾部出头时,第1和第6根导线却在里边相邻着出来,见图13。
       在没有找到真正故障又把变压器套插的同时,根据推测同绕线车间有关人员讨论并绕导线一根少匝的可能性,回答不可能。套插后的变压器经试验故障依旧,只是少一匝的一根导线与不少匝的一根导线还有股间短路,只在两 饼内形成环流,因回路电阻较小其损耗值较大,为25kw,后变为少一匝的一根导线与其它匝数正常的另五根导线并绕形成环流,因回路电阻较大,其损耗值小一点为18.5kw,见图14。
        低压C相再次拔下,这次心中有数,直接把低压C相第一饼拆开拉直,很明显有5根导线一样长而一根正好短一匝。何原因造成这种结果呢,据操作者事后分析,在临时固定起头时因包扎不牢,在绕制过程中把最上边的一根导线因旋转而被甩脱,变成下边导线,而另一个同车操作者见线头长而剪断,绕组绕完正式捆扎首尾头就形成了这样的故障。
      (2)SFSZ8-50000/115型电力变压器,高压与中压绕组均为中部出头,上下并联,高压上下各为两根导线并绕,中试时发现 B相高压匝数有问题,具体表现在上半部与下半部电压比误差换算成匝数,上比下少半匝,
   表1  

  

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 再把上半部并绕两根导线分开测电压比,则一根误差正常,另一根少一匝。造成原因是此绕组在第7饼与第8饼绕完后,在焊7饼12与8饼11纠结线时,不小心把7饼最外一匝导线翻掉下去,在慌乱之中把7饼13与8饼11焊接起来,导致第7纠结饼并绕导线一根比另一根少一匝的事故,详情见图15。
       车间在测此绕组4根并绕导线各自电阻时,就发现有3根导线直流电阻几乎相等,而另一根相差较大,但未引起任何人的注意。
        对于中部出头、上下并联且并绕的大型变压器绕组,应先做并绕的等匝试验,再做上下并联的等匝试验,最后做整相电压比试验。
        25 使用双臂电桥测量直流电阻时应注意的一个问题
        绕线车间检验员在配一台变压器三相绕组时,反映三相上下段直流电阻严重不平,其数值见表2,经过复测其直流电阻值见表3。
    表2  复测前直流电阻值                        表3 复测后直流电阻值

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        问题出在读取这种有效数字第二位为0的电阻值上,在测量时,无论倍率放在*1或*10,第一位数旋钮相应放在0.1或0.01上,而大旋转盘指示数代表第二、三、四位数,如大旋转盘指示位于开头100数之内,即0.001刻度内,那么这个四位数的第二位数字必定为0,否则就是错误地。这种读取数字的错误还曾发生在产品试验记录单上和在用户现场交接试验上。
       26 纠结式绕组两饼发热的三种故障形式
     (1)两纠结饼中任意相邻两匝短路见图16,整个绕组的电流会通过短路点抄近路流过的同时,另一

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  半纠结匝形成短路环,大电流造成两饼同时发热。假如在图16中第3匝与第10匝之间短路,那么整个绕组的电流将由第1匝流进,再由3通过短路点抄近路进入10,最后由16流出,而第3~10匝则构成一个短路环。
     (2)两纠结饼中如有一饼多一匝,见图17,整个绕组电流由第1匝进第10匝出,而空格里的导线则形成短路环。反之一饼少绕一匝情况相同,见图18。
     (3)以上两种情况只是偶然发生,而第三种情况在开始学绕纠结饼时有发生,即纠结饼内径处两根导线该换位而没有换位,见图19,其绕组电流由1进由10出,空格内的导线构成短路环。

       27 “N”型双层单螺旋绕组连线处理方法及注意事项

       设计上为了给绕组找到合适的线规,目的便于绕制,降低附加损耗,控制好变压器温升,有时对某些容量及电压的低压绕组采用双层“N”型单螺旋结构。双层“N”型上下层由过渡连线接通,在绕制过程中连线处理方法有两种,且各有利弊,如处理不好带来的麻烦也不少。

     (1)第一层绕完后其尾头预留线长度要大于绕组轴向高度加焊接余量,第二层出头留长应与连线高出上端部长度一样,其好处上下层绕组两端对齐也好绕,对连线长短也无严格要求,绕组干燥脱模后才能焊接连线,连线高出端圈大约50mm,此法缺点是多股线焊接易把里边纸烤焦,而且不得浇水冷却,此处绝缘难处理,但还必须处理好,否则埋下隐患,此外股间绝缘无法测量。
     (2)为了克服上面的不足,又改用另一种连线方式,第一层绕完其尾头预留长度按绕组压缩后实际连线长度再加焊接所需长度。把连线按图纸要求包好绝缘,再与第二层导线焊接上,包好焊接处绝缘开始绕第二层。采用这种方法应注意以下几点∶
       1)连线应精确计算,连线稍长一点,绕组压到轴向尺寸后,稍长的连线会把两端饼局部顶成斜坡,而稍短的连线会把两端饼拉变形,其结果都会破坏变形部分的导线绝缘。
        2)第二层绕到最后部分因长度超过第一层没有支撑力,故超过部分下边应用临时撑条支撑起来,防止外层绕组悬空部分内径缩小。
        3)压包应分两次压,先压内层后压外层。
        4) 如这种结构绕组发生股间短路,寻找短路点应尽量避免破坏连线绝缘,曾有一回通过外层中部的标准换位空隙处向里寻找连线的股间短路问题,把连线绝缘破坏,股间短路修好后而把连线绝缘没有处理好,在变压器成品倍频倍压试验中发生连线对外层中部击穿事故。
        28 整流变压器正反双星形低压C相出头常错的原因分析
        电化学、电解用的直流电源要求整流后的电流波形平滑,要求变压器低压交流侧把三相电变成6相或更多。变压器连接组为Y,y0,y6 或D,y11,y5 都可把3相变成6相电,把一台为Y,y0,y6 与另一台D,y11,y5 连接组变压器合在一起就可以把3相变成12相等等。
       这种结构的变压器低压绕组为双饼式,一组为减极性连接组为Y,y 0 ,另一组为加极性连接组为Y, y6 ,其6相电压矢量关系见图20

 第三章 线圈制造(续) - transformerhe - transformerhe的博客 用钟表法确认图20三矢量,图中各相相位移角度a 1(0°或360°),b3 (120°), c5 (240°),a4 (180°),b6 (300°),c2 (60°),a1与a4,b3与b6,c5与c2 均相差180°。
       在低压绕组图上常画有图21的绕组主视图和俯视图,从低压出头错误中可以找出这样一个规律,低压每相一个主视图对应一个俯视图,操作者都能干的正确,如画成三相俯视图共用一相主视图,则c相有的操作者按心中想象的规律出头,那就是低压a相第一个双饼出头角标为小数字a 1,第二个双饼出头角标为大数字a 4,b相第三章 线圈制造(续) - transformerhe - transformerhe的博客

  也是第一个双饼出头为小数字b 3,第二个双饼出头为大数字b 6,那么操作者心中肯定想低压c相也逃脱不了这个规律,这就是我们经常碰到的c相错误出头,即第一个双饼出头为小数字c2,第二个双饼出头为大数字c  5。正确应是c相第一个双饼出头为大数字c  5 ,为左饶向而c 2为右绕向。此事在中式中会被发现,但会带来很多麻烦。
      29 调压绕组出头的处理及无纬带的缠绕
    (1)出头处理不好的后果
      单层圆筒式调压绕组出头处理不好,会吃掉轴向幅向设计余量,绕组两端外径增大,轴向偏高,要压到轴向尺寸,绕上的导线会向外弹,严重时个别导线被挤出或与别的导线形成剪刀口,还可能把端圈压裂。轴向即使压到尺寸中部也由压包前的外径合格变成偏大,给套插带来麻烦。
       在套插时,本来调压绕组与高压绕组之间有一定的绝缘距离,包括撑条和纸筒,由于调压绕组外径偏大,只有减薄撑条厚度或干脆取掉撑条,结果损害了变压器的整体机械和电气强度。
      (2)设计对调压绕组的绝缘要求
        在变压器设计中,调压绕组对地;对高压之间的绝缘距离比高压对低压还要大,这主要是调压绕组作为一个单独绕组在运行时调压绕组总有一端悬空,在冲击电压作用下悬空端电位较高,故在绝缘结构上应予以加强,如高压绕组电压等级为10kv,那么调压绕组的绝缘等级就是15kv。
       (3) 出头习惯处理和正确处理方法
        1)调压绕组两端出头弯折引出必定会使导线绝缘破损,而习惯处理办法是直接在破损地方包上与导线绝缘厚度相等的绝缘。因调压并绕导线之间存在几百上千伏电压,所以调压绕组上用的导线纸绝缘比同一台上其它绕组导线纸绝缘要厚,如10kv级,调压0.95mm,高压为0.45mm,35kv级,调压1.35mm,高低压0.45~0.6mm, 110kv级,调压1.95mm,高压1.35mm,中低压为0.45mm。弯折破损地方必须得包到原有导线绝缘厚,包的材料用皱纹纸、白布带,这样每根包好绝缘厚度肯定要大于原厚的一倍多,有的调压挡位多,每档并绕根数多,出头地方增厚积累起来要比其它地方粗的多,再加首尾出头整体包厚每边2~4mm,这样处理即占幅向也占轴向尺寸。
       为什么作为非调压圆筒式绕组此类情况并不太突出,那是因为并绕股间电压较低,每根导线绝缘只有0.45mm,不把原先折破绝缘纸剥掉在它上面继续包一些绝缘纸就能满足股间绝缘要求,且增厚不明显。
       调压绕组从端部打弯出头的正确处理办法应是,打弯地方破裂的纸必须剥去,用电缆纸按原厚接茬包扎,所用电缆纸不可过宽,一般15~20mm,确保补包绝缘紧实无空隙,厚度与剥去前相同。
        2)调压包绕成之后,接着是缠绕环氧无纬带,圆筒式调压绕组因两端出头固定困难,缠绕的层数比中部多,正确地应是按上述要求包出头后,从上到下挨着缠绕一层无纬带即可,而螺旋式则应在热压后缠绕无纬带,可避免锁紧的撑条在压包时弓起。
       30  无载电炉变压器高压绕组F1,F2出头的处理
     (1)为什么要把中性点调压放在绕组中部或中部调压分两处
       由于电炉变压器的运行特点,应较其它变压器有更大的抗短路能力,除在设计中更多的考虑加强它的整体机械强度外,在绕组设计中还注意到引起电动力的安匝平衡问题,把中性点调压放在绕组中部或把中部调压分放两处,就是为了安匝平衡,能提高变压器的抗短路能力。
     (2)F1 ,F2 出头的正确处理
      在这类变压器绕组的设计中,无论图22中的那种情况,中断点油道垫块厚度的设计都依据设计手册上中断点之间的电压差而定。F1, F2 的出头正确处理应是,在导线弯折后应从捆扎地方开始包绝缘,按图纸或工艺要求包厚,长50mm即可,套包之前把F1与F2 焊接起来,继续包上要求的绝缘厚度,最后把F1,F2 连线与高压绕组靠拢。
     (3)F1与F2 出头处理不好的后果及分析

       曾有几台电炉变压器在运行中发生内部短路事故,运回厂解剖后发现,短路的地方都发生在中断点上下饼之间,初看百分之百认为由中断点油道不够宽引起的饼间短路,所以在以后的此类变压器设计中都

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 给中断点中间插入2mm的且高于外径的纸圈,以增强中断点的绝缘强度。
        经过深入细致地观察和计算分析,上面得的结论是错误地,所采取的措施也杜绝不了这类故障的发生,因F1, F2 过纸圈必须开口,而且同垫块一样宽的纸圈外径妨碍了油的上下流动。
       为了便于分析理解,现举一实例加以说明,供某铁合金厂一台HSSP- 4200/10电炉变压器,高压10kv五档,低压90~110v,两个中断点,垫块厚14mm,经查实物与图纸相符,原理图见图23。
        此台变压器三相高压绕组都发生了饼间短路,而且全是在下部中断点上下饼间,为了说明问题,先计算一下两中断点的电压差,也就是14mm油道承受的最大运行电压,按低压电压最高高压匝压最大的五档计算∶

       上部中断点电压差=(10000÷    ÷364)×163 = 2585 伏
       下部中断点电压差= (10000÷    ÷ 364)× 160 = 2538伏
        计算结果表明,两处中断点电压差几乎相同,但三相绕组均在下部中断点发生饼间击穿,肯定另有原因所致。
 通过对三相放电击穿部位反复检查,除发现击穿的两饼间有多处明显的导线烧熔及导线扭曲外,还发现下部中断点F2 出头上有对上饼的放电痕迹。它的放电是由于绕线工在引出图23中的F1 , F2 时,只简单地包了一两层绝缘纸,目的为了弯折导线因纸破裂而包,并不知道向上引出的F2 与上饼存在着大的电压差,而到套包时再包F1 , F 2 时,因连线出头根部已被捆扎死,向根部补包绝缘已相当困难,何况也意识不到它的危险性,所以在套插时该补上绝缘的机会再一次失掉。
      F2 与上饼电压差大而绝缘又得不到加强,在电炉变压器运行时的冲击电压作用下,这地方首先发生放电击穿,继而引起下部中断点饼间击穿短路。为何上部中断点不发生此种情况呢?这是因为F1引线向下走,绝缘包少一点有F1与上饼间的上部中断点油道作绝缘,就是电压差再大一点也没关系,F1与下一饼电压差很小,仅靠导线本身的绝缘纸就足够了。
        通常变压器高压绕组图,对连线包厚有要求,但对F1, F2 根部包扎绝缘厚无要求,绕线工也不知道F1, F2 与周围的电压差,这就要求设计人员在这点上要特别强调,以引起操作者的注意,杜绝事故重现。
       31 低压螺旋式绕组的出头处理
     (1)过去的习惯做法
        1)无论几螺旋,每根出头弯曲处绝缘破损部分不剥掉,在上面直接包绝缘,其结果整体出头地方幅向增大,等于或超过垫块宽度。
         2)出头饼与上下饼之间统一用鸽尾垫块作冷却油道和绝缘。
         3)出头绑扎用白布带一次完成。
      (2)过去习惯做法带来诸多不良后果
         1)出头弯曲部分包的大,减少了低压绕组与中压或高压绕组之间的绝缘距离7~10mm,稍不小心就会发生对其它绕组的放电击穿。
         2)出头绑扎的白布带在干燥后处于松弛状态,出头饼与相邻饼用鸽尾垫块隔开整体强度欠佳,出头在厂内经多次人为摇晃和运行中电动力作用,使出头饼与相邻饼磨破绝缘而发生匝间短路,此种情况在厂内和用户运行现场均发生过。
       有一台SFSZ7 -20000/110在甘肃固原某变电站运行时,因吊车碰倒低压电杆,引起低压三相短路,重瓦斯动作。变压器解体后发现低压C相出头打弯向里100mm处,也就是弯折处包绝缘停止住地方出头饼与下饼短路,附近线饼烧熔了一个  40mm大洞,低压6根并绕出头全部烧断,其原因由(2)2)款造成。
     (3)正确螺旋式绕组出头的处理
        1)螺旋式绕组股间电压比调压绕组股间电压低的多,每根线的绝缘包扎比调压绕组简单的多,对弯折破损地方可不剥去,在上只包半迭一层皱纹纸即可,不必包到原绝缘纸厚。
        2)出头饼与相邻饼之间用同垫块一样厚的扇形垫块,在几档内隔开。
        3)出头饼与相邻饼的固定一次性完成得用热收缩带,如在绕线时用白布带绑扎出头,在出炉后浸漆前应重新收紧。
       32 连续式绕组8根并绕两种不同绕法的对比分析
     (1)问题的提出
       为了满足某些容量和电压的需要,必须把低压绕组设计成连续式8根并绕,而又不想把绕组设计成较复杂的“N”或“U”双层螺旋式。当并绕导线根数达到6根时,绕制就已经比较困难,所以很少有采用7~8根导线并绕的绕组(见变压器线圈制造一书)。
        同行有些厂家为了生产需要,在原有绕法行不通的情况下,又找到另外两种8根并绕连续式绕法,此两种绕法在我厂应用获得成功,现将这两种不同绕法做以对比分析。
 (2)绕法1

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         中部按8根并绕换位一次,其它全按4根并绕换位,1997年3月设计的SF7 -12500/35变压器,低压为11kv和10.5kv的绕组是6根并绕,而用户需要的低压绕组为6.3kv,必须是8根并绕,一饼最多绕1又11/12匝,由图24可见(简化图)此种绕法,中部按8根换位一次,以前三饼和后三饼为例说明此种换位是完全对称地,成品试验的结果也是合格的,见表4。
      (3)绕法2
        8根并绕导线分成四组,一直当成4根导线换位。
        1997年7月,又设计了一台SFSZ10-20000/110型降压变压器,低压11kv,8根并绕每饼最多匝为1又15/16,

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 由简化后的图25可见此种把8根并绕导线当作4根的绕法,比第一种绕法欠对称,从表5试验结果来看,换位欠对称对 Pk值有些影响,由高压对中压负载损耗Pk设计值大于高对低Pk值,变成实测的高对中Pk值小于高对低Pk值,实测的中对低Pk值比设计值也略有增加。
       (4)结论
          绕法1从换位图可以看出换位对称,从试验结果上看各实测值合格,此绕法可以大力推广。
 绕法2从换位图看换位欠对称,从试验结果看各实测值偏大,对于象举例的SFSZ10-20000/110型变压器,低压绕组在内侧采用绕法2还可以,而对于低压绕组在高中压之间的升压变压器,使用绕法2就应小心谨慎。

        33 绕组配电阻与其结线方式
      (1)问题的提出
        1997年4月,有两台SFZ8 -20000/110/10.5型变压器绕组需配电阻,低压为双层“U”式螺旋,先干的一台三绕组直流电阻为3577,3563,3597,三相不平率为0.95%,后一台三绕组电阻为3501,3435,3495,三相不平率为1.9%。按本厂内控标准:电阻不平率在1%之内检验人员有权放行,在1%~1.5%之间可办代用通过,超过1.5%就得调整绕组的部分导线,按此规定,先干的一台电阻合格可转入下道工序,后干的一台得调整绕组的部分导线。
      (2)绕组配电阻内控标准的缺陷
       上面提到的电阻不平率内控标准,看似合理,仔细推敲存在缺陷。例如后干的一台三相电阻不平率为1.9%,如果被配的三绕组将来其结线方式为Y形,它的成品直流电阻受引线影响,很可能比1.9%大,变化不会很大但是十分危险。所以对三相直流电阻不平率达到1.5%以上的绕组不做手术,将在成品测量时直流电阻不平率即可能超过国家有关标准规定而出不了厂。
       现在我们换一种假设,如果被配的三相将来结线方式不为y形而是d形,情况会是怎样呢?以不平率为1.9%绕组为例进行验证。

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       从图26的d接后计算的电阻值可以推出,三相直流电阻不平率为0.95%,加上引线电阻的影响,变压器成品直流电阻不平率会在0.95%上下变化一点,根本不可能接近标准规定的2%。
   
  (3)结论

        厂内三个绕组配直流电阻,电阻不平率内控标准应视不同结线方式而定。产品为y形结线方式其内控标准完全适用,如产品为d形结线方式,应把测的三个绕组的直流电阻按图26结线方式进行电阻换算,然后进行线电阻不平率比较。使本应对后一台直流电阻最小的3435绕组,进行大电阻导线更换变得没有必要,避免了倒掉原线,剪断多根并绕线,再焊上经过测量挑选的电阻较大的导线,再重新绕好配电 阻,直到电阻不平率符合要求等一系列即繁杂又浪费人力的工作,同时也避免了原绕组质量不遭破坏,因此建议对此项的内控标准进行修正。

       34 绕组出头加焊导线的作用及注意事项
     (1)绕组首尾及分接头加焊导线的作用
         1)增大引出线的机械强度,如圆筒式小容量用细漆包线引出头,在刮漆皮、测电阻、量匝数、包引线绝缘、焊引线等工作中,稍不小心有可能把线头折断,小容量35kv级的连续式绕组引出头也存在此类问题,因其所用纸包扁线很小,再加出头包绝缘较厚,摇晃中易折断。
         2)大容量绕组引出头增大截面是为了减小引线部分电流密度,减少热量的产生,防止引线部分因电压等级高,包绝缘纸太厚热量散不出去,而烤焦绝缘材料。防止因局部过热而产生一些瓦斯气体。
     (2)加焊导线的注意事项
        1)加焊导线尽量在原有导线上加焊,而不得把原有导线剪断换上厚导线。
        2)加焊线为了增加机械强度,加焊部分可进入鸽尾垫块内,为了减小电流密度,加焊部分可不必进入鸽尾垫块内。
        3)加焊的导线应不影响股间绝缘电阻的测量。

 

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