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transformerhe的博客

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日志

 
 
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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第九章 变压器设计(续)  

2008-08-07 16:51:13|  分类: 变压器类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       (3)螺旋式绕组油导向隔圈的改造
         低压为螺旋式的油导向隔圈的放置,常规做法两端隔圈就紧贴在绕组绝缘内侧,其缺点是上下绝缘端圈到线饼之间垫的垫块多,空隙比连续式大的多,导致循环油流在两端从空隙大的地方流的多,而线饼间流的少,显然没有中部冷却效果好。
        82  绕组不同的冷却结构与绝缘端圈内外径的关系
         (1)习惯作法的不足
        在设计不同油流冷却绕组的绝缘端圈时,绝缘端圈的外径尺寸与绕组外径尺寸相比,既有每边大3~5mm,也有每边小1~2mm,没有统一原则和标准。对于一般油流冷却还行,但对于油流导向冷却的,有时由于绕组两端绝缘端圈外径尺寸大于绕组外径,加之线饼间油道垫块外露部分少,档距大,油屏变成多边形,绕组的外部油路严重受阻,使有油导向隔圈结构的绕组散热性能比没有油导向隔圈的绕组散热性能还差。
      (2)正确地选取
        绕组绝缘端圈的外径尺寸的选定,对于不同的内部油冷却结构的绕组来说,就有一定的选用原则。绕组不带油导向隔圈的绝缘端圈,如果属内绕组,绕组与两端绝缘端圈外径尺寸应相同,圈小对绕组压力面积减少,圈大因绕组外有围板使油的进口出口减少,影响油流。外绕组与油直接接触,圈的外径大些只有好处,一般取每边大3~5mm。带有油导向隔圈的绝缘端圈外径尺寸,属内绕组,绕组外径与绝缘端圈外径相同,而外绕组两者外径也要求一样,端圈外径比绕组外径小了没有必要,大了堵塞部分油道。
        绝缘端圈内径与绕组撑条配合间隙的选择,对于不同的油冷却结构要求相同,内径与撑条的间隙视变压器容量大小而定,大的容量每边留2mm,小的留1mm或不留,能套上撑条就行,如端圈内径留的余量大,绕组与端圈不同心,就会影响油流。
         83  绕组分接引线形式变更导致变压器烧毁
       (1)故障情况介绍
         HKS-630/10型电炉变压器1993年12月设计,次年元月生产,1994年底从河南某用户拉回。据用户说变压器刚送电就发生故障,吊心发现高压B相分接引线Y2,Y3在绕组幅向引出地方发生短路,且把Y2引出线烧断。
      (2)故障分析
         B相绕组拔下送到线圈车间修理,找到原绕组图一看实物与原图分接引线方式不符,到总装车间查看引线图,发现是在引线制作时因买回的开关结构与绕组分接引线原理不符,设计人员临时在引线制作现场把图61的a图改成b图。
        按图61a绕好的高压绕组,Y4与Y3是中断点,因它们之间有较高的电压存在,故在设计图上要求Y4与Y3引出头根部都分别包一定厚度的绝缘纸,而Y2作为双折引出头,导线之间仅以打弯后的破损纸作为绝缘,但总体包厚按设计要求。这样因开关变化在引线图上把图a改成图b,操作中只把高压绕组原Y2 双折线简单地在外表分开变成Y2 和Y3,改后的图纸对引出线根部没有做任何处理的说明,操作者也意识不到问题的严重性,只按常规把外露引线分别做了加包绝缘处理。
        经计算可知,Y2和Y3之间在二档时承受电压为973V,在额定三档时承受2476V电压。为什么在厂内成品试验时没有发生问题,而在用户那儿发生问题,因为厂内的试验是平稳缓慢地升压,而现场送电时的操作冲击过电压有时比倍频倍压电压还要高的缘故。

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        尽管引线击穿短路发生在B相,但出于同样原理,除对B绕组Y2和Y3根部加包绝缘外,也对暂未发生问题的A,C两相高压绕组相应部位采取了加强措施,修后的变压器使用至今一直很好。
       84  双饼式绕组饼间垫块长度的设计
     (1)问题的提出
       过去经常出现双饼式绕组饼间垫块在首尾出头地方,垫块与线饼一样高或比线饼低。饼间鸽尾垫块按设计要求至少伸出线饼3mm以上,而有些设计人员却忽视了双饼式绕组首尾出头地方幅向高度比其它地方要高的实际情况,致使部分导线脱离垫块压力,影响了变压器抗短路能力。
     (2)设计改进
       双饼式绕组并绕导线根数越多,其超出幅向尺寸越多,而与匝数多少无关系,见图62 a撑条2左右地方,同理双饼的反饼出头部分也同样存在着幅向大于其它地方幅向,见图62 b撑条4左右地方变压器绕组的抗短路强度是一个非常重要的技术指标,对于鸽尾垫块在局部地方低于线饼是不准许的。

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        在设计双饼式绕组时一定得注意首尾出头同一角度引出时,应把首尾出头两边共4档的鸽尾垫块加长,两根并绕加一根导线厚的长度,四根并绕加两根导线厚度,其它同理。如果首尾出头抄手(交叉)引出则两根并绕加两根导线厚度,四根并绕加四根导线厚度,其它同理。
       85  扇形垫块制作时尺寸要求
     (1)问题的提出
        扇形垫块使用在连续式和螺旋式绕组的首尾头饼与相邻饼间,一方面增强了首尾头的抗短路能力,另一方面加强了首尾头饼与相邻饼间的电气强度。
        早年设计的连续式和螺旋式绕组,在首尾头饼与相邻饼间不使用扇形垫块,为此产品在厂内外多次发生匝间短路。实践证明扇形垫块在绕组中是相当重要地,故在后来的产品设计中经常使用扇形垫块。
    (2)应用中应注意的两个问题
       1)扇形垫块外径尺寸不规范
      不规范表现在扇形垫块的外径有的与线饼间鸽尾垫块外径一样,有的介于线饼外径和鸽尾垫块外径之间。随着设计水平的提高,扇形垫块的外径趋向于线饼外径,尺寸逐渐规范合理。
        2)扇形垫块热压后应加工
        现在设计的扇形垫块图纸,尽管要求的内外径尺寸与线饼内外径尺寸一致,但由于单片下料有尺寸误差,多片热压有叠装误差,且片数越多误差越大,最终导致扇形垫块内径比图纸尺寸小,外径比要求大。安装在绕组上就显得扇形垫块外径比线饼外径大,薄的超的少厚的超的多。
 扇形垫块超出线饼将影响出头包扎牢固,还会阻碍内绕组和带围屏的外绕组的油流,故在扇形垫块的设计中应增加一个技术要求,那就是热压后的扇形垫块应加工到图纸上的尺寸要求。
        86  有载分接引线的排列与引线间电压的关系
      (1)问题的提出
        1996年9月,我厂为青海某用户生产了两台ZHSSPZ-12500/35型整流变压器,前一台一次试验合格,后一台在做工频耐压试验时内部击穿并跳闸,又做一次同样,做空载试验时有匝间故障。吊心后发现高压B相;有载分接引线下横木夹件付绝缘纸下边缘处;YK与13,12引线发生绝缘击穿,并把引线11外表熏黑见图63。引线击穿部位附近无接地金属件,其它地方也未找到击穿痕迹,也就是属正常击穿的地方未找到,却找到非正常击穿的地方。

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      (2)击穿原理分析
         1)工频耐压击穿的形成
         从击穿情况来看,既有响声也跳闸,说明高压对低压或地为贯通式击穿,吊心后未找到高压对其它地方的击穿点,器身重新装进油箱后的耐压也合格,证明击穿通路是临时性可恢复通路。如在强电场地方气泡被拉成细长比油耐压强度低得多的通路,杂质改成的桥路,各种细长纤维在强电场中的放电,它们有可能在1~2次击穿放电中被冲乱打断而消失。
       2)冲击过电压击穿的形成
      在变压器试验时,偶尔会看到伴随着工频耐压击穿的同时,试品上会产生一种电压,其波形相当于截波冲击波,这种存在时间很短;峰值又高的电压专门会危及变压器的纵绝缘。如高低压之间的绝缘存在着缺陷或同绕组引线之间绝缘距离不够以及布线不合理,均会造成相应部位的匝间;层间及段间击穿。
       3)分接引线之间的电压
       此变压器高压绕组为687匝,+与-之间匝数为15*14=210匝,调压绕组实际串入匝数为15*13=195匝,单相接线原理图见图64。

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     1档时匝压=35000V/√3 /(687+195)=22.9V/匝
     14档时匝压=35000V/√3 /687匝=29.4V/匝
     27档时匝压=35000V/√3 /(687-195)=41.1V/匝
     在1档K接+时,X K与分接引线1之间电压=22.91V*210匝=4811V
     在14档X接K时,极性开关+与-之间电压=29.41V*210匝=6177V
     在27档K接-时,X K与+两引线之间电压=41.07V*210匝=8625V
     挡位由1档升到14档,X K和+与-之间电压由4811V升到6117V
     挡位由14档升到27档,X K和-与+之间电压由6117V升到8625V
    7档分接引线居于调压绕组正中,无论挡位和电压怎样变化,它与X K的电压差只是上述电压的一半
      通过上述计算分析得知,XK ,YK ,ZK引线与同相各分接引线存在着电压差,挡位不同电压差也不同。在设计图纸和引线制作时应把XK ,YK ,ZK与同相7分接引线电压差值最小排在一块为好,实际并非如此。
    (3)引线之间击穿分析
       当工频耐压在别的地方击穿时,使贮存在绕组对地电容中的电压在瞬时间串联起来,产生一个幅值及频率很高的近似于截波冲击电压,该电压通过分布电容以波的形式在绕组中传播,如果匝数多电容量大的高压绕组段间及高压各引线存在绝缘缺陷,就会被这种电压击穿。
        第一次工频耐压击穿时,伴随产生的截波冲击电压把图63B相中的YK与13击穿,第二次耐压击穿时由于13外包绝缘已受损,13与12之间产生的截波冲击电压同样会把13与12击穿。出于同样原理,X K与同相13也有击穿的可能,只是它们之间的绝缘略强于YK与同相的13罢了,C相的Z K与-排列在一起最大电压差6177V略低于A,B两相的41.07V*195匝=8008V。
      (4)经验教训
        对于多引线在一个导线夹内通过,它们之间必然存在着电压差,它们之间的关系如果处理的不好,要么浪费绝缘材料要么肯定发生问题。建议以后在设计多分接;电压调整范围大的有载变压器时,应增加一个验算各引出线之间及各分接引线之间电压差的手续,使调压绕组相邻导线或相邻引线之间电压差最小,以减少试验时产生的冲击电压或使用中产生的各种过电压对引线绝缘的破坏。
        87  绕组撑条设计太薄造成拔模困难
      (1)问题的提出
         1)我厂在拔有些产品的绕线模时,因模子铝条与撑条上穿的鸽尾垫块相摩擦,导致脱模用力过大,不是拔坏模子就是拉伤撑条垫块,并因与模子铝条相摩擦而使撑条带上黑铝粉末子,进而破坏了绕组的机械强度和电气性能。
         2)绕组烘干后因铝条与鸽尾垫块相顶,内径侧无法下降,外径侧因导线重压而下塌,内高外低的绕组给压包脱模带来很大困难,同时也给绕组埋下脱饼的故障隐患。
      (2)问题造成的原因
        我厂用的绕线模铝撑条横截面如图65a,用的鸽尾垫块如图65b,撑条某一规格如图65c 。

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         在工厂实际生产中因造的变压器有大有小,模子铝条;鸽尾垫块和撑条也各有不同,现只举某一配套产品的铝条;垫块和撑条加以说明。设计者根据设计需要可以把绕组撑条设计成6~10mm厚,如撑条厚取7mm,撑条进入鸽尾垫块槽内5.5mm,进入铝条槽内是2-0.5(0.5mm为玻璃布板垫条厚)=1.5mm,两者加起来正好为撑条厚7mm。这说明绕组撑条设计成7mm厚,鸽尾垫块与铝条正好顶住,开始造成拔模困难,如撑条厚设计成6.5mm以下则顶得更紧,撑条厚应设计成7.5mm以上,垫块与铝条方可脱离接触。
      (3)如何避免拔模困难
         1)调整其它地方的油道和高低压间的绝缘件尺寸,尽量避免使用7mm以下厚的撑条。
         2)实在回避不掉,则应在7mm及以下厚的撑条上粘上不同厚的临时附加撑条,同时绕线模外径相应调小,在拔模后取掉临时撑条。
       88  讯号温度计座设计位置错误导致油中含气超标
     (1)故障介绍
       SFS7 -31500/110型电力变压器一台于1989年9月在铜川黄堡变电站投运,带两万千伏安负荷运行一月多,从油中溶气跟踪化验情况中看,此台变压器内部有潜在故障。
      (2)吊罩检查情况
        现场吊罩粗略检查,没有找到任何放电过热故障点,只好把变压器运回厂内,先做了部分主要试验无异常情况,最后决定进行拔包找原因,在拔上铁轭时有人发现大级一头上有小拇指甲盖大小的溶坑,正好与安装在上节油箱顶部的温度计管下端相接触。当时虽把此事列入潜在故障,由于第一次遇到此类情况,还不能肯定次故障具有如此威力,后又在多根并绕的低压绕组上寻找股间短路,因变压器现场运行经验欠缺,使变压器解体找问题无任何结果,最终把故障定为铁心多点接地,金属局部过热油被分解而产生油中气体含量超标。
 (3)此事的经验教训
   1)截至1989年我厂制造110kVA级变压器只不过三年历史,生产2万KVA以上铁心接地通过瓷套引出的产品极少,以前成品试验时无测量铁心接地绝缘的习惯,现在110KV2万KVA的产品成品试验要测量铁心接地绝缘,此事一开始常被人遗忘,如此台变压器铁心对地绝缘在成品试验时一摇问题就会明显暴露出来。
    2)以前不曾遇到能使油分解成瓦斯气体的变压器故障,对油中溶气分析技术的应用听的和见的少,开始接触此事,不知何原因引起油中溶气含量超标,到现场检查问题时也不知道从何下手,使能简单排除的铁心多点接地故障未能排除,造成变压器返厂拔包,使变压器质量和工厂经济因知识缺乏而遭受损失。
     3)变压器返厂后做了直流电阻试验,全部合格说明绕组内部导线焊接及接触电阻没有问题,空载损耗值与空载电流合格说明铁心磁路无问题,绕组也无不等匝股间短路,负载损耗值合格说明绕组无换位和股间短路问题,通过以上三个试验证明拔包检查是没有必要地,就应回过头来研究铁轭溶坑与油中溶气超标的问题。
     4)此台变压器溶气超标问题出现后,用户服务部门对此方面知识缺乏,也没有召集有关部门人员商讨此事,就盲目地决定把变压器拉回厂内,又盲目决定拔包检查。
   (4)修改措施
     在原先的温度计座上边再加焊一个温度计座,使插温度计的园铁管下端部离铁心大级面10mm以上即可。

      89  SFSL7 -16000/121/38.5/6.3低压换位错误
      SFSL7 -16000/121/38.5/6.3型升压变压器,低压14根并绕,单半螺旋左饶向,2,1,2换位93匝,1991年10月由两人共同设计。此型号变压器一次共生产两台,用户为陕北横山电厂,在低压绕好4个包时,西变厂绕线检验高级技师倪祖兴来厂指导工作时发现4个已绕好的包换位有问题。当时不知道这种小误差到底有多大的危害,更何况又绕好4个包,返工觉得挺麻烦,又让人计算了导线并绕导线长短不一致造成的附加损耗,认为不太要紧,就让继续绕完其它两包。
     (2)换位错误引起的后果
       这两台变压器在成品试验中,只有负载损耗有问题,作为升压变压器低压绕组在高中压绕组之间,它的换位错误就更加导致了高压与中压之间的负载损耗增大,标准值为106KW,实际值为170KW,而高低压;中低压的负载损耗值虽大但不超上限值。
        在这之前曾就换位错误计算过附加损耗增量不会增加这么大,就又怀疑起除换位有问题外还有股间短路问题,经过做单相负载短路试验和摇股间经验,排除了股间短路问题。接着给高压侧加电压5000V,短路中压后测量低压三相的环流电流,在14根并绕导线中,因第一根线和第十四根线位置相差最大见图66,其环流最大为70多安,其余在10~20安之间,至此可断定高中压负载损耗的超标完全是由低压换位问题引起的。
     (3)引起换位混乱的原因
        1)低压单螺旋式绕组展开图画的不伦不类,两端的特殊换位画的符合“2.1.2”换位,但中部的标准换位展开图却画的是“4.2.4”换位,见图67。

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        2)四车间绕线工在接到这台低压绕组图纸时,总觉得这张图纸与同类产品图纸不太一样,有点奇怪,并向有关人员反映了这件事,但得到的答复是按图施工。
        按图67b的画法属“4.2.4”换位画法,而此图为“2 .1.2”换位。作为“2.1.2”换位画法,16个挡位对于14根并绕导线,每档换一根导线还用不完,没有必要在一档内换两根导线的位,假设16档并绕20根导线,有个别档要换两根导线的位,其画法是在一档内画两条实线,而不是一实一虚斜线。
        操作者的疑问被否决后,绕线工拔这种错误的低压图画法当成一种新工艺,理解为实斜线代表两根为一组上面的一根线,虚线则为下面的一根线,就这样把中间的标准换位统一干成两根导线为一组的7档7次换位。
      (4)低压绕组修理情况及后遗问题
        低压6个绕组全部上绕线车倒掉一半匝数,再按正规的“2.1.2”换位重新绕制,绕组修理完后的中试中,在中压短路高压送5000V电压,测低压并绕导线的环流均在几十毫安之内,换算的负载损耗值在标准范围之内。尽管在低压绕组的返修中再三小心,但存在问题不少。
        1)由于浸过漆的导线在倒线时严重破损,需局部重新包绝缘,轴向尺寸由图上56mm变成61mm。
        2)饼间油道因烂纸片多,呈悬浮状堵塞了部分油道。
        3)修理后的一半内径比图纸负4mm,套包时撑条作减薄处理。
        4)原线按正确换位绕,14根导线有长有短,增加了焊点。
       90  ZHST-8000/35烧毁原因分析
     (1)问题发生经过
       1990年2月我厂为青海轧钢厂制造的两台炼锌整流变压器,1994年6月一台使用不久,低压一相在中部发生短路,另一台在1996年12月发生类似短路,第一台烧毁伴随着低压外部短路,第二台烧毁是在不满载情况下发生重瓦斯动作。
      (2)变压器烧毁原因
        纵观这两台变压器烧毁的现状,无论使用不久遇上外部短路或使用时间较长而未发生外部影响,其烧毁特征极为相似,都为低压绕组;且都在低压绕组中部,即使运行时间较长的第二台B,C相低压绕组中部没有烧毁,但其导线绝缘纸因较其它部位线饼发热严重而发黑。这两台变压器在刚投运时,用户就发现低压8组

▽△▽△λ γ λ γ 输出电流不均匀,中部的比两端部电流大3倍,这就是变压器低压中部过热绝缘老化而导致烧毁的原因。
       (3)低压绕组输出电流不均的原因
         当负载电流流过变压器时,会在绕组中产生漏磁通,,它是随变压器容量或安匝数增加而增加。漏磁通可分解为一个与绕组轴向平行的纵向漏磁分量和一个与绕组轴向垂直的横向漏磁分量,即一个称为纵向漏磁通,一个称为横向漏磁通。当变压器结构确定,其纵向和横向漏磁通的大小也定下,只是在一般变压器中横向漏磁通比纵向漏磁通要小,只有在特大和特种变压器设计中,因无法使一,二次绕组安匝趋于平衡,横向漏磁通才占到一定比例,可近似地认为接近于一个抛物线,在绕组端部最大。
       绕组两端的横向漏磁通即产生附加的涡留损耗,也增加了两端部导线的交流电阻,双饼式绕组作为多个单元独立输出,两端部与中部的双饼直流电阻相同,但交流电阻不同,当负载电阻一样时,两端部到中部的双饼输出电流逐渐增大,而且随着横向漏磁通分量的增大,它们之间电流相差的倍数也跟着增大。而对于其它形式绕组同样也存在两端部的横向漏磁通产生的涡流损耗;交流电阻比中部要大,但由于此料绕组电流回路只有一条,在电流流经全绕组时也会在两端部产生损耗和阻力,并发出热量,它们不存在电流输出不均匀的问题,而存在端部局部过热问题,所以在设计绕组时,两端部饼间油道要大于其它饼间。
       (4)结构改进及效果
         此两台变压器高低压结构比较复杂,在一个油箱内装有有载调压变压器和移相整流变压器,三相低压绕组由上向下联结成8个

▽△▽△λ γ λ γ独立输出单元,而每个独立单元又由4个相邻的双饼式绕组并联而成。在重新绕包时把原低压的每个独立输出单元之中的每相4个相邻的双饼,变成沿轴向均布,然后把4个不同高度的双饼首尾头并联焊在一起,三相再组成某种联结组,同时把低压8个输出单元的角星联结由

▽△▽△ λ γ λ γ 变成交叉排布的

▽  λ

△  γ

▽  λ

△  γ  。
       修理后的移相整流变压器因整体结构无大的变化,所以横向漏磁通也无大的变化。原设计各输出单元之间相比输出电流不均匀,但每个单元内4个并联双饼担负的电流比较均匀。修理后各输出单元之间相比输出电流比较均匀,但每个单元之内并联的双饼所担负的电流还是不均匀的。
        91  ZHSZ-2500/6一处设计错误
        1997年6月在会签ZHSZ-2500/6图纸时,发现有载开关15档接线图有误,见图68a,明眼人一看此种接法在极性开关转换时肯定会出事故的。
        给此台整流变压器配的有载开关属第一次使用的最新结构的开关,即把一般复合式开关上部的正负转换开关移到圆筒一侧,见图68c,设计人员根据图68c画成图68 a接线图。此错误经指出未加改正,流入生产现场操作者无法按图施工,后经临时接线测量电压比,查出有载开关筒子上标的8不是调压绕组的抽头,而是通常的K点,改正后的正确接线见图68b。

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          92  HCSSP7 -2400/10设计中的几点问题
         此台电石炉变压器有关数据如下:导线ZB-0.45=4.25×10/4.70×10.45 用于高压绕组,单根绕54饼,Y接法,1989年3月设计的图纸,1997年9月再生产,高压原理图见图69,本图纸存在的问题如下:

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       (1)分接引线6根在档内引出太挤,现改在两档内引出。
       (2)B6, B7 抽头前后两饼为纠结饼,7匝*4每饼要求垫条4mm。通常0.45导线绝缘纸厚在纠结绕制时应加强导线绝缘,应把图纸上集中使用的4mm垫条改成用0,5mm纸板条跟导线一起绕,但本台未采取任何加强措施,而比本台设计早2~3年的S7 -3150/35,S7 -4000/35的分接局部纠结都采取了半迭一层皱纹纸加包导线。
       (3)18与19饼,44与45饼两处中断点油道8mm,其余全为4mm,电力变压器10KV中断点设计为12mm,而冶炼变压器因工作时常处于短路状态中,还要遭受更多地各种过电压冲击,它理应有比电力变压器更高的绝缘强度,中断点绝缘距离只能比12mm更大。
       此台变压器处于3档时,最大中断点电压如下:
      上部中断点电压为19.18V*196匝=3759V       下部中断点电压为19.18V*190匝=3644V
      而一般10KV级电力变压器中断点电压只有2887V。以前设计绕组中断点间距偏小,经过几次由中断点间距放电而引起的烧包事件,人们才开始把中断点距离拉大,小的拉到12mm,大的拉到15mm,而这台变压器中断点距离只有8mm,会造成运行安全系数不高。
         93  HKS -4000/38.5一处设计问题
         此台矿热炉变压器有关数据有:高压导线ZB-0.6            1.9×10/2.5×10.6单根连续式,两端各6个6mm油道,两中断点30mm间距,其余为5mm油道,高压绕组原理图见图70,存在问题如下:

第九章  变压器设计(续) - transformerhe - transformerhe的博客


        高压绕组的两处中断点采用3层垫块加两层纸圈结构,高压绕组撑条厚10.5mm,纸圈深入撑条5.5mm,高压绕组为内绕组,高压绕组内有绝缘纸筒,纸筒与高压导线线饼内径之间本应有10.5mm油道,因纸圈占进5.5mm高压绕组内径只剩下5mm油流通道。高压绕组外有围板,本有33mm油道,而纸圈外径与围板之间设计成只剩5.5mm间隙。高压绕组加了不合适的4道纸圈后,使绕组中部两个中断点之间的多饼线几乎成为封闭区见图71,中部冷却不好易使绝缘老化,最终将发生故障。

第九章  变压器设计(续) - transformerhe - transformerhe的博客


        中断点加的纸圈比线饼幅向宽的多,设计人本想借两边延伸的纸圈增强中断点之间的绝缘,但超宽部分因内有撑条 穿过的缺口和外有引线爬过的缺口,并没有增强中断点之间的绝缘,实际上也没有超宽的必要,反而妨碍了油的正常流动,这是设计者始料不到的。正确地做法应在纸板隔圈上下1~2饼同时减少内外径匝数或按需要只减一边,在减少匝数的地方相应地垫上同厚度的垫条,这样做才算真正地加强了中断点绝缘强度,也可适当地减少中断点之间的绝缘距离,更不会影响油的流动。
         94  SFZ8 -40000/110一处因操作不当造成匝间短路
       (1)故障情况
         1997年9月供新疆乌市一台SFZ8 -40000/110型电力变压器,在成品试验测量电压比时,凡带有C相电压比就超,吊罩后用冒烟法找出C相调压绕组有匝间问题。
       (2)造成匝间问题的原因
         在设计有载调压绕组时,需两根并绕的,有的要求换位有的不要求换位。此台调压绕组为±8档,两根并绕需要换一次位,图纸上要求在开口纸筒开口空隙地方把8组导线换完。三个调压绕组三个人干,其中有两人换位从左边开始,一人换位从右边开始,左边开始路径长,8组在过渡空间可以换完,右边开始路径短只能换6组,见图72。

第九章  变压器设计(续) - transformerhe - transformerhe的博客


        早先设计人员按设计原则给圆筒式调压绕组留余量2~2.5%,在烘干总装时,调压绕组因外包绝缘纸特别多,故收缩量比其它绕组要大,在总装整理时需给调压绕组上垫东西,才能保证它与其它绕组平齐。后来设计人员对此余量做了调整,使调压绕组的收缩量与其它绕组保持同步,总装时再无需垫东西,情况大有好转,如本台调压绕组不但设计时无余量,反而负了16mm,从其它两相正确换位走向的总装效果看,调压绕组导线排布松紧正合适。
        众所周知,圆筒式多根并绕导线要换位时,轴向得增高一根导线的宽,本台把调压绕组的换位安排在中部过渡地方,使换位不占轴向高度,设计时轴向高度也没留换位增高量。换位走向错误的一相调压绕组把两组导线的换位放在水平方向换位,需占据一根导线的宽度,而调压绕组轴向本来就设计的很经紧凑,这样在总装拧紧压钉的过程中,水平换位导线就被挤出,引线制作完后的电压比试验因导线绝缘未完全破损没有试验出问题来,经真空干燥处理后总装最后彻底一压紧,匝间短路就形成了,因调压绕组外有围板纸就是站在跟前也没有办法看出来。
        (3)修理情况
          调压绕组水平方向换位因无它的余量,导线被挤出来且挤破,修理时只把挤破地方简单包扎一下,至于被挤出的导线因无地方退回,只好让它原地突起着,虽说成品试验已通过,但在长期运行振动下和外部短路冲击力下,再加上各种过电压作用,修理过的地方最容易出事。
          95  其它设计小问题
        (1)绕组中部使用断开且窄的垫块圈效果不好
          我厂首次生产的SFSZ  8 -40000/110型变压器,高压绕组外面再绕中压及高压调压部分,高压绕组属中部出头,高压调压部分放在高压出头两边绕,为双螺旋式,在高压出头正背面为高压调压过渡线,高压出头与两边的高压调压绕组之间设计有断开的垫块绝缘圈,断开地方好让高压调压过渡线通过。此结构在设计时,设计者绝不会想到在预压包时,断开的垫块圈两端口因没有约束向外鼓出,且过渡线在压缩中弓起。
         处理时把压件松开,用环氧无纬带把断开的圈缠扎几道,有效果但没有完整的好,弓起的过渡线向两侧空处拉开。
         此种高调结构因有缺陷,仅在这台用过,以后设计时把高调分成两部分然后再并联,取消过渡线,这样就不存在垫块绝缘圈的断开问题。
        (2)圆筒式35KV级有载变压器耐压不好通过,加大高低压间距
           早年生产两台SL7 -500/35型变压器,有一台一次合格,另一台修理了两年,实在修理不好,只有把绕组全部换新才合格。设计人员以后凡遇到35KV级圆筒式有载变压器都把高低压之间绝缘距离由27mm增加到33~35mm。也就是用落后的设计去适应粗糙的操作,其实圆筒式35KV级变压器耐压不好通过,与有载不有载;间距27mm或更大没有直接关系。
        有载调压变压器与无励磁调压相比,只是前者引线略比后者多,只要注意各引线对地绝缘距离及有关注意事项,工频耐压会公平对待两者的。
      (3)绕组内径设计时忽视了无纬带厚度
        HCSSPZ -8000/35GCL型高出力电石炉变压器,1996年元月设计,铁心外接圆Φ400,铁心柱上设计有2.5mm厚环氧无纬带,但在设计调压绕组与铁心柱之间绝缘距离时,应从Φ405上开始计算,但设计人把无纬带的厚度忘了,直接从Φ400上开始计算调压绕组与铁心柱之间绝缘距离,导致调压绕组套不下去,解决的办法是把调压绕组与铁心柱之间围的一道撑条,每根取掉4mm厚才能套下。
      (4)为什么鸽尾垫块设计尺寸错的总是多5.5mm
        在过去变压器制造中,曾出现过一台SL 7 -630/10低压绕组鸽尾垫块外径超过外边高压绕组绝缘纸筒内径11mm,另一台SFS 7 -16000/110中压鸽尾垫块外径超过第一层围板内径也是11mm,处理结果是小变压器绕组重绕,大变压器在现场锯掉多出的垫块,锯的结果象狗啃,纸屑也清理的不彻底。
         此种原因的形成是由于鸽尾垫块在通用件上标尺寸时用厚×宽×长来表示,而绕组的总幅向是由内径撑条厚加鸽尾垫块长再减去与撑条重合的鸽尾垫块槽长5.5mm,而初学设计的个别人有时会把鸽尾垫块槽长5.5mm包括在垫块全长之内给忘了,在模仿别人图纸搞设计时把垫块全长当作有效长,在标鸽尾垫块长度时再另加鸽尾垫块槽长5.5mm,使绕组垫块的外径比正确地大5.5mm+5.5mm=11mm。
       (5)分接抽头排列要设计的便于引线制作
         早年设计的绕组引线排列在图纸上显得很随便,给引线焊接;包扎绝缘带来很多不便,如连续式绕组中心点反接调压1~3档抽头;三相中部调压2,4,6,3,5,7抽头及中部出头并联调压抽头等,在轴向上一线上下排列,由于有的饼间间隙只有4~6mm,在这样狭窄的地方进行引线焊接,焊钳不好操作也容易烧烤到其它引线,分接引线排布紧密使引线绝缘包扎变的困难,即影响包扎的美观也妨碍了包扎速度。
       经过十来年设计部门与引线制作工序的磨合,这个问题基本得到解决。无论何种分接抽头不能在轴向一条线排列,应在1~2档空间内交叉出头,使焊接或绝缘包扎有一定的空间距离的道理为大家所知。
 
 
 

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