變壓器鐵芯短路故障分析及處理

張鵬

【摘 要】變壓器在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，不僅可以變換電流、變換阻抗，還可以改變相位等。但在運(yùn)行過程，由于種種原因，變壓器會(huì)產(chǎn)生各種各樣的故障。本文就是對(duì)變壓器鐵芯短路故障進(jìn)行分析，找出產(chǎn)生這種故障的原因并進(jìn)行處理，保障變壓器的安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】變壓器；短路故障；分析；安全運(yùn)行

一、變壓器鐵芯的作用

常用的變壓器鐵芯一般都是用硅鋼片制做的。硅鋼是一種含硅的鋼，其含硅量在0.8～4.8%。由硅鋼做變壓器的鐵芯，是因?yàn)楣桎摫旧硎且环N導(dǎo)磁能力很強(qiáng)的磁性物質(zhì)，在通電線圈中，它可以產(chǎn)生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而可以使變壓器的體積縮小。

實(shí)際的變壓器總是在交流狀態(tài)下工作，功率損耗不僅在線圈的電阻上，也產(chǎn)生在交變電流磁化下的鐵芯中。通常把鐵芯中的功率損耗叫“鐵損”，鐵損由兩個(gè)原因造成，一個(gè)是“磁滯損耗”，一個(gè)是“渦流損耗”。

用做變壓器的鐵芯，一般選用0.35mm厚的冷軋硅鋼片，按所需鐵芯的尺寸，將它裁成長(zhǎng)形片，然后交疊成“日”字形或“口”字形。從道理上講，若為減小渦流，硅鋼片厚度越薄，拼接的片條越狹窄，效果越好。這不但減小了渦流損耗，降低了溫升，還能節(jié)省硅鋼片的用料。但實(shí)際上制作硅鋼片鐵芯時(shí)。并不單從上述的一面有利因素出發(fā)，因?yàn)槟菢又谱麒F芯，要大大增加工時(shí)，還減小了鐵芯的有效截面。所以，用硅鋼片制作變壓器鐵芯時(shí)，要從具體情況出發(fā)，權(quán)衡利弊，選擇最佳尺寸。

變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理制成的.在閉合的鐵芯柱上面繞有兩個(gè)繞組，一個(gè)原繞組，和一個(gè)副繞組.當(dāng)原繞組假上交流電源電壓時(shí).原繞組流有交變電流，而建立磁勢(shì)，在磁勢(shì)的作用下鐵芯中便產(chǎn)生交變主磁通，主磁通在鐵芯中同時(shí)穿過，一，二次繞組而閉合由于電磁感應(yīng)作用分別在一，二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，至于為什么它可以升壓，和將壓呢..那就需要用楞次定律來解釋了.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通，總阻礙圓磁通的變化，當(dāng)原磁通增加時(shí)感應(yīng)電流的產(chǎn)生的磁通與原磁通相反， 就是說二次繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)磁通與原繞組所產(chǎn)生的主磁通相反，所以二次繞組就出現(xiàn)了低等級(jí)的交變電壓所以鐵芯是變壓器的磁路部分.繞組是變壓器的電路部分。

二、鐵芯的組成

鐵心主要由鐵芯本體、緊固件和絕緣件組成：

①芯本體、磁導(dǎo)體、由電工鋼片制成。

②緊固件、夾件、螺桿、玻璃綁扎帶、剛綁扎帶和墊塊等。

③絕緣件、夾件絕緣、絕緣管和絕緣墊、接地片和墊腳等。

三、變壓器鐵芯的分類

1、殼式和芯式鐵芯

鐵芯中套繞組的部分稱為“心柱”，不套繞組只起磁路作用的部分稱為“鐵軛”。凡鐵芯包圍了繞組就稱為殼式；凡繞組包圍心柱的稱為芯式。殼式和芯式各有特色，但是由鐵芯就夠所決定的變壓器制造工藝卻大有區(qū)別，一旦選用了某種結(jié)構(gòu)就很難轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)。我國(guó)大多變壓器鐵芯采用疊積芯式。

2、單相和三相鐵芯

單相鐵芯有單項(xiàng)兩柱式疊鐵芯。單相單柱旁軛式四柱鐵芯、單相雙柱式疊鐵芯、單相輻射式疊鐵芯共五種。

三相提誒新有三相柱式疊鐵芯、三相旁軛式五柱鐵芯、三相雙框式疊鐵芯、三相電抗器疊鐵芯共四種。

3、立體式和平面式

立體式的心柱和鐵軛不在一個(gè)平面內(nèi)，有輻射式、漸開線式、對(duì)稱式，因磁通分布比較均勻，可降低損耗。

平面式的心柱和鐵軛在同一平面內(nèi)，機(jī)械強(qiáng)度高，工藝性好。

疊鐵芯和卷鐵芯。一般均為疊鐵芯，由鐵芯疊裝而成。

卷鐵芯的形式較多，漸開線鐵芯的心柱與鐵軛之間氣隙較大，影響空載電流，所以容量不能做的太小。因漏磁通垂直進(jìn)入鐵芯片平面，影響附加損耗，所以片寬不宜過大，即容量不能太大。

四、變壓器鐵芯短路故障有哪些原因

造成鐵心短路的主要原因是：

1、制造變壓器或更換鐵心大修時(shí)，選用的硅鋼片質(zhì)量有問題，本身材質(zhì)不好，表面絕緣粘接不牢、脫落，表面粗糙不光滑。如硅鋼片金屬表面粗糙不光滑；熱軋硅鋼片涂的絕緣漆膜脫落；冷軋硅鋼片的絕緣氧化膜附著力差也會(huì)脫落。以上幾種情況都會(huì)造成片間短路，形成多點(diǎn)接地。

2、硅鋼片表面不干凈，有細(xì)小金屬顆粒。在變壓器內(nèi)，存在導(dǎo)電懸浮物，在電磁場(chǎng)的作用下形成導(dǎo)電小橋，使鐵心與油箱壁或油箱底部短接。

3、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)。變壓器長(zhǎng)期超銘牌容量運(yùn)行使片間絕緣老化；平時(shí)巡視和檢測(cè)不夠，使鐵心局部過熱嚴(yán)重，片間絕緣遭破壞造成多點(diǎn)接地。還有，變壓器在制造或大修過程中，鋼刷絲、起重用的鋼絲繩的斷股及微小金屬絲在電磁場(chǎng)的作用下被豎起，造成鐵心與油箱底部短接。

4、變壓器硅鋼片保管不當(dāng)，進(jìn)水、受潮，使鐵心底部絕緣墊塊受潮，表面銹蝕、漆膜脫落，引起鐵心絕緣急劇下降，造成鐵心多點(diǎn)接地。

5、鐵軛穿芯螺桿絕緣損壞，使局部硅鋼片短路。

6、變壓器油箱和散熱器在制造過程中，焊渣等清理不徹底，在長(zhǎng)期的強(qiáng)油循過程中，逐漸被油流帶出，將鐵心和油箱壁短接。

7、鐵心加工工藝不合理。如毛刺超標(biāo)，剪切中放的不平，夾有細(xì)小的金屬顆?；蛴操|(zhì)非金屬微粒，將疊片壓出一個(gè)個(gè)小坑，另一面則成小凸點(diǎn)，疊裝后也將破壞絕緣層造成片間短路。

8、疊壓不當(dāng)。疊鐵壓力過大，破壞了片間絕緣。

9、硅鋼片絕緣老化。

10、側(cè)梁、上梁、墊腳等絕緣損壞，使其附近硅鋼片被這些結(jié)構(gòu)件短接。

11、接地片使跨過的硅鋼片短接。

五、變壓器鐵芯短路的處理措施

1、選用材質(zhì)合格的硅鋼片，保持良好的環(huán)境，采取防潮、防塵措施。

2、硅鋼片剪切時(shí)，按工藝規(guī)定操作，毛刺不可超標(biāo)。毛刺大和不干凈的硅鋼片不可進(jìn)行疊鐵工作。

3、發(fā)現(xiàn)穿芯螺桿、鐵軛螺桿、旁螺桿、上梁和墊腳等絕緣損壞要及時(shí)更換新的絕緣。

4、絕緣漆膜損壞、老化的硅鋼片，要重新涂漆修理。

5、撞擊或電弧燒傷的鐵芯片，要進(jìn)行重新做絕緣，噴涂絕緣漆。

6、接地片應(yīng)用絕緣包扎好，并緊固牢靠。

六、避免變壓器鐵芯故障的預(yù)防措施

1、安裝和檢修時(shí)，對(duì)未做絕緣處理的鐵芯接地聯(lián)結(jié)片包扎處理；外引接地線引至運(yùn)行中便于測(cè)量處，定期檢測(cè)鐵芯接地電流。

2、加強(qiáng)變壓器正常監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)匯報(bào)做好事故預(yù)想。

3、變壓器在運(yùn)輸中裝有固定鐵芯的穩(wěn)釘，在安裝中應(yīng)將其調(diào)整好，留足間隙，或直接拆除，以防當(dāng)變壓器運(yùn)行時(shí)上夾件中有環(huán)流。鐵芯通過套管引出接地的變壓器，應(yīng)將接地線引下至適當(dāng)?shù)奈恢靡员阍谶\(yùn)行中監(jiān)視接地線是否有環(huán)流。

七、結(jié)束語

只要安裝及運(yùn)行維護(hù)中按照工藝規(guī)定，預(yù)防為主，防檢結(jié)合，采取針對(duì)性的解決方案，就能將故障損失控制在最底限度，確保變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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