應(yīng)中鐵裝備公司邀請，公司領(lǐng)導(dǎo)特帶領(lǐng)技術(shù)管理人員參觀了中鐵先進的制造、管理。為公司的發(fā)展汲取先進經(jīng)驗，為未來的合作奠定良好的基礎(chǔ)。
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導(dǎo)讀接地變壓器簡稱接地變，根據(jù)填充介質(zhì)，接地變可分為油式和干式；根據(jù)相數(shù)，接地變可分為三相接地變和單相接地變。接地變壓器的作用是為中性點不接地的系統(tǒng)提供一個人為的中性點，便于采用消弧線圈或小電阻的接地方式，以減小配電網(wǎng)發(fā)生接地短路故障時的對地電容電流大小，提高配電系統(tǒng)的供電可靠性。電力系統(tǒng)中的6kV、10kV、35kV電網(wǎng)中一般都采用中性點不接地的運行方式。電網(wǎng)中主變壓器低壓側(cè)一般為三角形接法，沒有可以接地的中性點。當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓三角形仍然保持對稱，電力系統(tǒng)可以持續(xù)對用戶供電1到2小時，并且電容電流比較小（小于10A），不會引起間歇性電弧，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。但隨著城市電網(wǎng)的不斷擴大及電纜出線的不斷增多，系統(tǒng)對地電容電流急劇增加，單相接地后流經(jīng)故障點的電容電流較大（超過10A）。電弧不易熄滅、容易激發(fā)鐵磁諧振過電壓及產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，可能導(dǎo)致絕緣損壞，使線路跳閘，事故擴大，具體為：單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續(xù)時間長，會對電氣設(shè)備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。由于持續(xù)電弧造成空氣的離解，破壞了周圍空氣的絕緣，容易發(fā)生相間短路。產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸。這些后果將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運行。為了減小單相接地故障時的對地電容電流，需要在變壓器中性點裝設(shè)消弧線圈等補償裝置，因此需人為建立一個中性點，以便在中性點接入消弧線圈，減小接地短路斷路電流，提高系統(tǒng)供電可靠性?！鰢鴥?nèi)外使用現(xiàn)狀我國的接地變壓器通常采用Z型接線（或稱曲折型接線），為節(jié)省投資和變電所空間，通常在接地變壓器上增加第三繞組，替代所用變壓器，為變電所所用設(shè)備供電。根據(jù)我國《電抗器》國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，接地變壓器的接地方式可分為直接接地;通過電抗器、電阻及消弧線圈接地。直接接地在我國還沒有使用，但己有電力研究部門開始這方面的探討。國外的接地變壓器通常采用或Z型連接，用于10kV不接地系統(tǒng)，構(gòu)成了配電網(wǎng)的接地保護，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，接地變壓器對正序、負(fù)序電流呈現(xiàn)高阻抗性，對零序電流呈現(xiàn)低阻抗性，使接地保護可靠動作?！鋈嘟拥刈儔浩魅嘟拥刈儔浩鞔祟愖儔浩鞑捎肸型接線（或稱曲折型接線），與普通變壓器的區(qū)別是，每相線圈分成兩組分別反向繞在該相磁柱上，這樣連接的好處是零序磁通可沿磁柱流通，而普通變壓器的零序磁通是沿著漏磁磁路流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗很?。?0Ω左右），而普通變壓器要大得多。按規(guī)程規(guī)定，用普通變壓器帶消弧線圈時，其容量不得超過變壓器容量的20%。Z型變壓器則可帶90%～100%容量的消弧線圈，接地變除可帶消弧圈外，也可帶二次負(fù)載，可代替站用變，從而節(jié)省投資費用?！鰡蜗嘟拥刈儔浩鲉蜗嘟拥刈儔浩鲉蜗嘟拥刈冎饕糜谟兄行渣c的發(fā)電機、Satons變壓器的中性點接地電阻柜，以降低電阻柜的造價和體積。■工作特點（1）零序阻抗低，以保證零序電流的輸出；（2）勵磁阻抗高，以降低空載電流；（3）空載損耗低，以節(jié)省日常運行的能耗?！鼋泳€方式Y(jié)Nyn聯(lián)結(jié)這種聯(lián)結(jié)方式的變壓器一般采用三相三柱式鐵心，高壓側(cè)的中性點可以聯(lián)結(jié)消弧線圈等實現(xiàn)接地。但是,當(dāng)單相接地的零序電流流過高壓側(cè)繞組時，所產(chǎn)生的零序磁勢不能被二次磁勢所平衡，同方向的零序磁通又不能在三柱式鐵心內(nèi)形成回路，從而使得大量的零序磁通只能經(jīng)過夾件、油和油箱本體而形成閉合回路，從而在油箱及夾件內(nèi)引起附加損耗，以致形成局部過熱，使變壓器容量的利用受到***。我國電力部門的有關(guān)運行規(guī)程,曾對YNyn聯(lián)結(jié)變壓器的中性點聯(lián)結(jié)消弧線圈的工作狀態(tài),作過下列規(guī)定:（1）消弧線圈的容量不得超過變壓器額定容量的20%；（2）流過消弧線圈的零序電流在變壓器內(nèi)所產(chǎn)生的零序壓降不得超過額定相電壓的10%；（3）流經(jīng)消弧線圈的三相總零序電流不大于變壓器額定相電流的60%。上述規(guī)定主要是根據(jù)零序磁通所造成的局部過熱不致超過變壓器繞組熱點的***高溫度***而決定的。從上述可知，YNyn聯(lián)結(jié)的接地變壓器容量遠未被利用，另外它的零序電抗值也較大。YNd聯(lián)結(jié)YNd聯(lián)結(jié)變壓器與消弧線圈XL相聯(lián)這種聯(lián)結(jié)方式的特點是二次側(cè)的三角形聯(lián)結(jié)可提供零序電流的閉合通路，因而零序電抗較小。另外,由于每個心柱上的一、二次繞組的零序磁勢得以平衡,所以零序漏磁也較小。但是,當(dāng)YN聯(lián)結(jié)繞組處于外部時，在油箱等部件內(nèi)所引起的零序附加損耗仍不能完全避免。當(dāng)它聯(lián)結(jié)消弧線圈時，其容量的利用仍將受到一定***。國外的試驗研究表明:考慮附加損耗、局部過熱、絕緣壽命和繞組熱點***高溫度的***等因素后，YNd聯(lián)結(jié)的接地變壓器允許的工作方式為：（1）當(dāng)平時二次滿載時，YN側(cè)所接消弧線圈的容量不得超過變壓器額定容量的50%；（2）當(dāng)平時二次的負(fù)載僅為變壓器容量的50%，則消弧線圈容量可以等于變壓器的額定容量。盡管這種聯(lián)結(jié)的二次側(cè)可以供電給地區(qū)負(fù)載或變電所自用電，但由于三角形聯(lián)結(jié)難于同時向動力與照明混合用戶供電，所以它的應(yīng)用將受到很大***。YN,開口d聯(lián)結(jié)與消弧線圈XL相聯(lián)與YNd聯(lián)結(jié)相類似的是YN，開口d的聯(lián)結(jié)方式，在開口三角形一側(cè)可接入電阻器或電抗器以調(diào)節(jié)變壓器的零序電抗，接入電阻器還可以抑制網(wǎng)絡(luò)的鐵磁諧振。如采用三相五柱式鐵心還可使零序阻抗值大為增加,甚至有省去一臺消弧線圈的可能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價增加。另外，二次采用開口三角形結(jié)線不能滿足供電給地區(qū)負(fù)載及自用電的需要，因此這種方式采用不多。ZNyn聯(lián)結(jié)ZN,yn聯(lián)結(jié)變壓器與消弧線圈XL相聯(lián)這種聯(lián)結(jié)方式是接地變壓器常用聯(lián)結(jié)方式，由于曲折形結(jié)法的同一鐵心柱上的上下兩半繞組內(nèi)的零序磁勢正好大小相等、方向相反而相互抵消，使得零序漏磁通減到很小，從而使它的零序電抗值很小，它的容量可以與所聯(lián)結(jié)的消弧線圈的容量相等。國內(nèi)外廣泛采用的接地變壓器主要是這種聯(lián)結(jié)方式。由于低壓側(cè)采用yn結(jié)法，故可以同時供給地區(qū)用電或變電所的自用電。低壓側(cè)容量常小于高壓側(cè)容量，多數(shù)情況下，低壓側(cè)容量在80-200kVA的范圍內(nèi)。盡管高壓側(cè)的額定容量可以與聯(lián)接的消弧線圈容量相等，但Z形接法將較Y形接法多繞1.15倍的匝數(shù)，所以接地變壓器的實際容量應(yīng)為消弧線圈容量的1.15倍?！龉ぷ髟硐到y(tǒng)發(fā)生單相故障時接地變壓器的工作原理圖以常用的ZNyn接線說明，接地變壓器在運行過程中，當(dāng)通過一定大小的零序電流時，流過同一鐵心柱上的2個單相繞組的電流方向相反且大小相等，使得零序電流產(chǎn)生的磁勢正好相反抵消，從而使零序阻抗也很小。使得接地變壓器在發(fā)生故障時，中性點可以流過補償電流。由于有很小的零序阻抗，當(dāng)零序電流通過時，產(chǎn)生的阻抗壓降要盡可能的小，以保證系統(tǒng)的安全。由于接地變壓器具有零序阻抗低的特點，所以當(dāng)C相發(fā)生單相接地故障時，C相的對地電流I經(jīng)大地流入中性點，并且被等分為三份流入接地變壓器，由于流入接地變壓器的三相電流相等，所以中性點N的位移不變，三相線電壓仍然保持對稱。但在制造過程中高壓繞組的上下包的匝數(shù)和幾何尺寸不可能完全相等，使得零序電流產(chǎn)生的磁勢不可能正好相反抵消,還是產(chǎn)生了一定的零序阻抗，通常在6-10Ω左右,相對于星形接線的變壓器的零序阻抗600Ω而言，其優(yōu)勢不言而喻。此外，曲折接地變壓器還可以使空載電流和空載損耗盡可能小。同普通星形接線變壓器比較，由于曲折接線變壓器的每相鐵芯是由2個鐵心柱的繞組組成，結(jié)合其向量圖可知，與普通星形接線變壓器比較，當(dāng)電壓相同時要多繞1.16倍。中性點電阻接地方式下城市配電網(wǎng)在單相接地時，零序阻抗和正序阻抗的幅值相差很大。三相正、負(fù)序電流流過時，接地變壓器的每一鐵芯柱上的磁勢是該鐵芯柱上分屬不同相的兩繞組磁勢的相量和。三個鐵芯柱上的磁勢是一組三相平衡量，相位差120°，產(chǎn)生的磁通可在三個鐵芯柱上互相形成回路，磁路磁阻小，磁通量大，感應(yīng)電勢大，呈現(xiàn)很大的正序、負(fù)序阻抗；因此，接地變壓器具有正、負(fù)序阻抗大而零序阻抗小的特點?！鲋饕夹g(shù)參數(shù)為適應(yīng)配電網(wǎng)采用消弧線圈接地補償?shù)男枰?同時也能滿足變電站站用動力與照明負(fù)載的需要,選用Z型接線連接的變壓器，需要合理設(shè)置接地變壓器的主要參數(shù)。（1）額定容量接地變壓器一次側(cè)容量與需要與消弧線圈容量相配套。依據(jù)現(xiàn)有消弧線圈的容量規(guī)格，建議把接地變壓器容量設(shè)為消弧線圈容量的1.05-1.15倍。如1臺200kVA消弧線圈所配用的接地變壓器容量為215kVA。（2）中性點補償電流單相故障時流過變壓器中性點的總電流：上式中：U為配電網(wǎng)線電壓(V)；Zx為消弧線圈的阻抗(Ω)；Zd為接地變壓器一次零序阻抗(Ω/相)；Zs為系統(tǒng)阻抗(Ω)；中性點補償電流的持續(xù)時間應(yīng)與消弧線圈的持續(xù)工作時間相同，按規(guī)定為2小時。（3）零序阻抗零序阻抗是接地變壓器的重要參數(shù)，對于繼電保護***單相接地短路電流及抑制過電壓等都有重要影響。對于無二級線圈的曲折形（Z型）以及星性/開口三角形聯(lián)結(jié)的接地變壓器只有1個阻抗，即零序阻抗，這樣制造部門能滿足電力部門的要求。（4）損耗損耗是接地變壓器的1個重要性能參數(shù)，對于帶有二次線圈的接地變壓器，其空載損耗可以做到與同容量的雙繞組變壓器相同。對于負(fù)載損耗，二次側(cè)滿載運行時，由于一次側(cè)負(fù)荷較輕，其負(fù)載損耗小于與二次側(cè)同容量雙繞組變壓器的負(fù)載損耗。（5）溫升按國標(biāo)對接地變壓器的溫升有如下規(guī)定：1）額定持續(xù)電流下的溫升應(yīng)符合一般電力變壓器干式變壓器國標(biāo)中的規(guī)定，但主要適用于二次側(cè)經(jīng)常帶負(fù)荷的接地變壓器；2）對短時負(fù)載電流的持續(xù)時間在10s以內(nèi)時(這種情況主要發(fā)生在中性點與電阻聯(lián)結(jié)時)，其溫升應(yīng)符合國標(biāo)電力變壓器中對短路條件下的溫升限值的規(guī)定；3）接地變壓器與消弧線圈一起運行時其溫升應(yīng)符合對消弧線圈溫升的規(guī)定：對于持續(xù)流過額定電流的繞組溫度為80K，主要適用于星性/開口三角形聯(lián)結(jié)的接地變壓器；對于額定電流的***大流通時間規(guī)定為2h的繞組，規(guī)定溫度為100K。這種情況符合多數(shù)接地變壓器的工作條件；對于***大流通時間規(guī)定為30min的繞組，規(guī)定溫度為120K。上述規(guī)定的出發(fā)點,是根據(jù)在***嚴(yán)重的條件下繞組熱點的***高溫度不超過140℃～160℃，以保證絕緣的安全運行和不至于嚴(yán)重危及絕緣壽命而規(guī)定。
2025-06-19一、電力系統(tǒng)中變壓器的故障分析變壓器是一種利用電磁感應(yīng)的原理改變電流的裝置，在電力系統(tǒng)中變壓器的使用非常廣泛，經(jīng)過實驗和調(diào)查研究證實了變壓器由于短路造成的故障一直嚴(yán)重影響著電力輸送的安全性和穩(wěn)定性，因此為了降低電力系統(tǒng)的故障概率，就需要對變壓器的短路能力進行重*點分析研究。以下就對導(dǎo)致變壓器發(fā)生短路事故的原因進行具體分析：（一）變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計存在缺陷變壓器由于結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在缺陷在很大程度上直接決定了其抗短路能力弱的緣故?，F(xiàn)階段我國變壓器，生產(chǎn)商使用靜態(tài)理論進行變壓器的機械力計算，由靜態(tài)理論可知銅導(dǎo)線變壓器只要計算導(dǎo)線應(yīng)力小于1600kg/cm2，但是在實際使用過程當(dāng)中，變壓器內(nèi)部的動力學(xué)是一個復(fù)雜而多變的過程，常用的理論值不能很直觀的反映出變壓器的實際運行狀況，所以很難滿足抗短路能力的需求。從目前比較常見的變壓器型號來分析，低損耗變壓器仍然是主流產(chǎn)品。但是如何實現(xiàn)變壓器的低損耗，各個生產(chǎn)商卻沒有形成一個共識。另外，在大容量變壓器的低壓引線設(shè)計環(huán)節(jié)中，如果引線支點考慮不充分導(dǎo)致低壓引線形成懸臂梁，此時一旦遇到短路電流的沖擊，就會引發(fā)相間短路故障。（二）材料質(zhì)量不過關(guān)變壓器的絕緣壓板、層壓木板加工質(zhì)量以及機械強度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，也會造成短路故障頻發(fā)的現(xiàn)象。有的變壓器生產(chǎn)廠商為了***大限度的降低繞組渦流的損耗、加工難度以及減小生產(chǎn)運營成本，往往在設(shè)計過程當(dāng)中，使用厚度較薄的導(dǎo)線或者普通廉價的換位導(dǎo)線而并非機械性能較強的半硬導(dǎo)線，這些普通的廉價材料雖然能夠幫助企業(yè)降低生產(chǎn)運營成本，但是受到材料本身性能的***，無法滿足變壓器繞組的抗短路能力。此外由于目前國內(nèi)生產(chǎn)廠商水平參差不齊，生產(chǎn)工藝與國外一些先進技術(shù)存在較大差距，以至于絕緣板的密度不夠，導(dǎo)致自然收縮現(xiàn)象也容易引發(fā)變壓器短路故障。（三）結(jié)構(gòu)方面存在嚴(yán)重問題變壓器在結(jié)構(gòu)方面存在嚴(yán)重問題也會引發(fā)短路故障，由于變壓器從制造出廠到投入使用要經(jīng)過一系列的運輸、吊裝以及拆卸，因此不可避免地會受到一些撞擊。此時變壓器如果內(nèi)部構(gòu)造不牢固，就會因撞擊造成繞組位移以及絕緣損傷等結(jié)構(gòu)問題，這些都會給日后的投入運行埋下巨大的安全隱患。（四）變壓器在220kv環(huán)境中運行的問題對于220kv大容量變壓器來說，內(nèi)圈帶的連接狀況也是短路故障發(fā)生的一個重要決定因素。雖然內(nèi)圈帶的分接能夠為大容量變壓器的運行提供很多便利，但是如果分接設(shè)計不夠合理，導(dǎo)致分接的引線局部電場紊亂，造成變壓器局部放電。（五）工藝及裝備方面存在問題變壓器的制造工藝以及裝備方面如果不能有效確保線圈繞緊、壓緊以及套緊時，也會造成抗短路能力下降從而引發(fā)故障。而且變壓器的絕緣墊塊沒有進行密封處理或者是處理工作不到位，就有可能在發(fā)生短路時產(chǎn)生的電動力使導(dǎo)線絕緣損傷而被擊穿。變壓器的線圈在進行繞制時，導(dǎo)線的張緊力不夠或者受到工藝以及裝備方面的***，線圈繞制較松時會形成懸空現(xiàn)象，降低了變壓器的抗短路能力，線圈出頭處綁扎不夠緊密穩(wěn)固也容易引發(fā)變壓器的短路故障。如果繞制線圈的間隙過大，導(dǎo)致線圈的內(nèi)支撐不夠造成繞組線圈變形或者塌陷，給日后的運行使用帶來了巨大的安全隱患。另外變壓器鐵心夾緊力不夠，在鐵心經(jīng)過疊裝后沒有進行有效的測量以及對壓力的適當(dāng)調(diào)整，還會造成鐵心夾緊不嚴(yán)密，運輸碰撞中容易發(fā)生位移，造成變壓器內(nèi)部受力不均勻造成嚴(yán)重后果。二、提升變壓器抗短路能力的途徑由于變壓器在電力系統(tǒng)中的重要作用，所以有必要對其質(zhì)量和性能進行深入研究。本文通過對造成變壓器短路故障的常見原因進行探究，提出了一些針對性的技術(shù)方法，來提升變壓器的抗短路能力，以下進行具體分析：（一）改良變壓器的機械力計算與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計變壓器的物理結(jié)構(gòu)決定著它的使用性能，因此需要通過對變壓器機械力的計算以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行優(yōu)化改良，使其內(nèi)部線的機械力分配更加符合實際要求，提升其抗短路能力。在對變壓器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以利用安裝在壓板和夾件之間的壓力傳感校正器對變壓器內(nèi)部的繞組結(jié)構(gòu)件受到的沖擊力進行測量，為變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供可靠保證。（二）變壓器的短路試驗通過對變壓器進行短路試驗，分析有關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)，為完善變壓器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及提升抗短路能力奠定堅實的基礎(chǔ)。在此過程中值得注意的是，進行短路試驗不僅僅是為了讓生產(chǎn)商的產(chǎn)品獲得合格保證，更重要的是將安全可靠的技術(shù)運用到實際生產(chǎn)當(dāng)中，避免一些廠商僅僅為測試和加固變壓器，實際生產(chǎn)中沒有進行技術(shù)推廣?？傊?，目前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，電力系統(tǒng)運行質(zhì)量的不斷提高以及超高壓輸變電方式的大面積運行，使得變壓器的抗短路能力以及由短路造成的巨大損失成為了變壓器造廠商以及運行單位所面臨和亟待解決的一項重要問題。為了能夠有效地提升電力系統(tǒng)變壓器抗短路能力，除了需要生產(chǎn)廠商在機械力計算與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進行***改良以外，還應(yīng)該注意工藝操作方面存在的質(zhì)量隱患，這些都需要引起變壓器制造廠商以及運行單位的高度重視，從而能夠***提升電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。綜上所述，隨著電網(wǎng)改造的深入進行，為了發(fā)展所需提高電力系統(tǒng)中變壓器的抗短路能力是十分必要的。通過提高電力系統(tǒng)中變壓器的抗短路能力不僅可以有效地提高礦區(qū)電網(wǎng)運行的安全性，而且還能縮短處理故障所需要的時間，***大化的減少損失，而且還能制止事故發(fā)生確保電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運行。
2025-06-19熱烈祝賀寧波地鐵4號線一次性送電成功，2020年12月17日寧波4號線地鐵順利運行。其中重要部分的電力設(shè)備變壓器是由我公司提供，為公司的設(shè)備在軌道交通行業(yè)的市場開拓打下堅實的基礎(chǔ)。
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