牵引变电所主要电器设备常见故障分析Word文档格式.docx

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因此，他们的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少故障和事故的发生。

但由于电气设备长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。

如外力的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，特别是前期设备长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影响，已成为发生故障的主要因素。

同时，部分工作人员业务素质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行……

关键词：

电气设备故障电力系统分析诊断 

论文）开题报告

题目：

1．本课题的来源、选题依据：

2．本课题的设计<

研究）意义<

相关技术的现状和发展趋势）：

3．本课题的基本内容、重点和难点，拟采用的实现手段<

途径）：

<

可以另附页）

4．文献综述<

列出主要参考文献的作者、名称、出版社、出版时间以及与本课题相关的主要参考要点）：

指导教师意见：

指导教师：

专业部意见：

签字

年月日

中期进展情况检查表

课题名称

牵引变电所电气设备常见故障分析

学生姓名

李贤达

学号

071817

专业

电气化铁道

指导教师

雍青青

职称

学生

主要研究内容及进展

主要研究牵引变电所主要电器设备，如变压器、互感器、断路器等的原理分类，和常见的故障分析和预防措施。

现在已经完成变压器、互感器方面的原理应用，和有可能出现的故障及分析，对个方面有可能出现的故障进行的各项预防措施。

尚须完成的任务

尚未完成断路器方面常见的故障分析及各方面的措施

存在的主要问题及解决措施

指导教师审查意见

专业部审查意见

引言

在我国，地铁是城市公共交通的重点发展方向，设备国产化又是发展的主要原则。

在地铁直流供电继电保护领域内，国产保护设备还处于起步阶段，目前，国内主要城市的牵引变电所直流保护设备均来自国外，例如广州地铁二号线选用的是德国Siemens公司的DPU96，武汉轻轨选用的是瑞士sechron公司的SEPCOS。

通过学习研究，让我知道了牵引变电所的正要运行的同时中，各种电器元件的保护也是十分重要的，我认为应该首先了解个电器设备的运行原理和常见的故障，才能使其能够正常的运行，保证牵引变电所的安全设施。

本次设计主要针对牵引变电所电气设备的故障与分析

一牵引变电所主要电气设备之变压器故障分析

（一>

变压器工作原理及故障

油浸电力变压器的故障常被分为内部故障和外部故障两种。

内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：

各相绕组之间发生的相问短路、绕组的线匝之间发生的匝问短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。

外部故障为变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：

绝缘套管闪络或破碎而发生的接地。

由于变压器故障涉及面较广，具体类型的划分方式较多，如从回路划分主要有电路故障、磁路故障和油路故障。

若从变压器的主体结构划分，可分为绕组故障、铁心故障、油质故障和附件故障。

同时习惯上对变压器故障的类型一般是根据常见的故障易发区位划分，如绝缘故障、铁心故障、分接开关故障等。

而对变压器本身影响最严重、目前发生机率最高的又是变压器出口短路故障，同时还存在变压器渗漏故障、油流带电故障、保护误动故障等等。

所有这些不同类型的故障，有的可能反映的是热故障，有的可能反映的是电故障，有的可能既反映过热故障同时又存在放电故障，而变压器渗漏故障在一般情况下可能不存在热或电故障的特征。

因此，很难以某一范畴规范划分变压器故障的类型，本书采用了比较普遍和常见的变压器短路故障、放电故障、绝缘故障、铁心故障、分接开关故障、渗漏油气故障、油流带电故障、保护误动故障等八个方面，按各自故障的成因、影响、判断方法及应采取的相应技术措施等，分别进行描述。

变压器短路故障主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。

变压器正常运行中由于受出口短路故障的影响，遭受损坏的情况较为严重。

据有关资料统计，近年来，一些地区110kV及以上电压等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50％以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。

这类故障的案例很多，特别是变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失，因此，尤应引起足够的重视。

（二>

短路电流引起的故障

变压器突发短路时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。

当变压器承受短路电流的能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。

1.短路电动力引起绕组变形故障

变压器受短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的；

如果短路电流大，继电保护延时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。

对于轻微的变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效应也会使变压器损坏。

因此诊断绕组变形程度、制订合理的变压器检修周期是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。

绕组受力状态如图1—1、图1—2所示。

由于绕组中漏磁中的存在，载流导线在漏磁作用下受到电动力的作用，特别是在绕组突然短路时，电动力最严重。

漏磁通常可分解为纵轴分量月和横轴分量月，。

纵轴磁场月使绕组产生辐向力，而横轴磁场月·

使绕组受轴向力。

轴向力使整个绕组受到张力P1，在导线中产生拉伸应力。

而内绕组受到压缩力P2，导线受到挤压应力。

图1—1 

变压器绕组漏磁及受力示意图 

图l—2 

变压器绕组受力分析图

轴向力的产生分为两部分，一部分是由于绕组端部漏磁弯曲部分的辐向分量与载流导体作用而产生。

它使内、外绕组都受压力：

由于绕组端部磁场B’最大因而压力也最大，但中部几乎为零，绕组的另一端力的方向改变。

轴向力的另一部分是由于内外安匝不平衡所产生的辐向漏磁与载流导体作用而产生，该力使内绕组受压，外绕组受拉；

安匝不平衡越大，该轴向力也越大。

因此，变压器绕组在出口短路时，将承受很大的轴向和辐向电动力。

轴向电动力使绕组向中间压缩，这种由电动力产生的机械应力，可能影响绕组匝间绝缘，对绕组的匝间绝缘造成损伤；

而辐向电动力使绕组向外扩张，可能失去稳定性，造成相间绝缘损坏。

电动力过大，严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂。

2.绕组变形的特点

通过检查发生故障或事故的变压器进行和事后分析，发现电力变压器绕组变形是诱发多种故障和事故的直接原因。

一旦变压器绕组已严重变形而未被诊断出来仍继续运行，则极有可能导致事故的发生，轻者造成停电，重者将可能烧毁变压器。

致使绕组变形的原因，主要是绕组机械结构强度不足、绕制工艺粗糙、承受正常容许的短路电流冲击能力和外部机械冲击能力差。

因此变压器绕组变形主要是受到内部电动力和外部机械力的影响，而电动力的影响最为突出，如变压器出口短路形成的短路冲击电流及产生的电动力将使绕组扭曲、变形甚至崩溃。

（三>

变压器放电故障

根据放电的能量密度的大小，变压器的放电故障常分为局部放电、火花放电和高能量放电三种类型。

1.放电故障对变压器绝缘的影响

　放电对绝缘有两种破坏作用：

一种是由于放电质点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并逐步扩大，使绝缘击穿。

另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介质损耗增大，最后导致热击穿。

（1>

绝缘材料电老化是放电故障的主要形式。

①局部放电引起绝缘材料中化学键的分离、裂解和分子结构的破坏。

②放电点热效应引起绝缘的热裂解或促进氧化裂解，增大了介质的电导和损耗产生恶性循环，加速老化过程。

③放电过程生成的臭氧、氮氧化物遇到水分生成硝酸化学反应腐蚀绝缘体，导致绝缘性能劣化。

④放电过程的高能辐射，使绝缘材料变脆。

⑤放电时产生的高压气体引起绝缘体开裂，并形成新的放电点，

固体绝缘的电老化。

固体绝缘的电老化的形成和发展是树枝状，在电场集中处产生放电，引发树枝状放电痕迹，并逐步发展导致绝缘击穿。

液体浸渍绝缘的电老化。

如局部放电一般先发生在固体或油内的小气泡中，而放电过程又使油分解产生气体并被油部分吸收，如产气速率高，气泡将扩大、增多，使放电增强，同时放电产生的X—蜡沉积在固体绝缘上使散热困难、放电增强、出现过热，促使固体绝缘损坏。

2.放电故障的类型与特征

在电压的作用下，绝缘结构内部的气隙、油膜或导体的边缘发生非贯穿性的放电现称为局部放电。

　　局部放电刚开始时是一种低能量的放电，变压器内部出现这种放电时，情况比较复杂，根据绝缘介质的不同，可将局部放电分为气泡局部放电和油中局部放电；

根据绝缘部位来分，有固体绝缘中空穴、电极尖端、油角间隙、油与绝缘纸板中的油隙和油中沿固体绝缘表面等处的局部放电。

3.变压器电弧放电故障

电弧放电是高能量放电，常以绕组匝层间绝缘击穿为多见，其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障。

电弧放电的影响。

电弧放电故障由于放电能量密度大，产气急剧，常以电子崩形e冲击电介质，使绝缘纸穿孔、烧焦或炭化，使金属材料变形或熔化烧毁，严重时会造成I备烧损，甚至发生爆炸事故，这种事故一般事先难以预测，也无明显预兆，常以突发的形式暴露出来。

（2>

电弧放电的气体特征。

出现电弧放电故障后，气体继电器中的H2和C2H2等组分常高达几千UL/L，变压器油亦炭化而变黑。

油中特征气体的主要成分是H2和C2H2，其次C2H6和CH4。

当放电故障涉及到固体绝缘时，除了上述气体外，还会产生CO和CO2。

　　综上所述，三种放电的形式既有区别又有一定的联系，区别是指放电能级和产气组分，联系是指局部放电是其他两种放电的前兆，而后者又是前者发展后的一种必然结果。

由于变压器内出现的故障，常处于逐步发展的状态，同时大多不是单一类型的故障，往往是—种类型伴随着另一种类型，或几种类型同时出现，因此，更需要认真分析，具体对待。

（四>

变压器绝缘故障

目前应用最广泛的电力变压器是油浸变压器和干式树脂变压器两种，电力变压器的绝缘即是变压器绝缘材料组成的绝缘系统，它是变压器正常工作和运行的基本条件，变压器的使用寿命是由绝缘材料（即油纸或树脂等>

的寿命所决定的。

实践证明，大多变压器的损坏和故障都是因绝缘系统的损坏而造成。

据统计，因各种类型的绝缘故障形成的事故约占全部变压器事故的85％以上。

对正常运行及注意进行维修管理的变压器，其绝缘材料具有很长的使用寿命。

国外根据理论计算及实验研究表明，当小型油浸配电变压器的实际温度持续在95℃时，理论寿命将可达400年。

设计和现场运行的经验说明，维护得好的变压器，实际寿命能达到50～70年：

而按制造厂的设计要求和技术指标，一般把变压器的预期寿命定为20一40年。

因此，保护变压器的正常运行和加强对绝缘系统的合理维护，很大程度上可以保证变压器