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隨著變壓器向體積小、質(zhì)量輕、容量大的方向發(fā)展,變壓器線(xiàn)圈越來(lái)越多地使用換位導(dǎo)線(xiàn)和組合導(dǎo)線(xiàn)。
換位導(dǎo)線(xiàn)以絕緣強(qiáng)度高,絕緣厚度薄的特點(diǎn)起到縮小鐵窗尺寸,減輕變壓器質(zhì)量,降低渦流損耗的作用。但在變壓器的制造過(guò)程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)換位導(dǎo)線(xiàn)和組合導(dǎo)線(xiàn)有股間短路現(xiàn)象。因?yàn)楣砷g短路會(huì)造成變壓器在運(yùn)行時(shí)的質(zhì)量隱患,所以在生產(chǎn)時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)有股間短路現(xiàn)象,必須將短路點(diǎn)查找出來(lái)并且排除掉。如何合理地選擇故障測(cè)試設(shè)備和方法,準(zhǔn)確、快速地查找股間短路點(diǎn),縮短變壓器制造周期,成為變壓器制造業(yè)人員非常關(guān)心的問(wèn)題。
1原因分析造成繞組的股間短路原因可歸結(jié)為材質(zhì)和施工操作等?,F(xiàn)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行具體分析。
導(dǎo)線(xiàn)材質(zhì)不好。扁銅線(xiàn)存在尖角和毛刺,經(jīng)繞制時(shí)的彎折和加壓整形,導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)絕緣被刺破而發(fā)生股間短路。
換位導(dǎo)線(xiàn)(組合導(dǎo)線(xiàn))技術(shù)不過(guò)關(guān)。如在單股線(xiàn)上漆膜有破損,易形成股間短路。
由于施工不當(dāng),造成線(xiàn)絕緣損壞。例如在繞組繞制過(guò)程中,換位彎折不當(dāng)使線(xiàn)絕緣損傷,在對(duì)繞組加壓整形時(shí),次壓緊力過(guò)大使導(dǎo)線(xiàn)匝絕緣受傷。
導(dǎo)線(xiàn)接頭焊接質(zhì)量不好。例如接頭沒(méi)銼平,有尖角刺破線(xiàn)絕緣。
2短路點(diǎn)的查找方法2.1出頭彎折處短路點(diǎn)的確定換位導(dǎo)線(xiàn)和組合導(dǎo)線(xiàn)在出頭彎折處較易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以,當(dāng)發(fā)現(xiàn)線(xiàn)圈有股間短路現(xiàn)象后,在檢查時(shí),應(yīng)首先檢查出頭彎折處有無(wú)短路點(diǎn)。一般用500V兆歐表的兩接頭與短路的兩根導(dǎo)線(xiàn)的一端連接(如的A,B端),另一端(C,D端)必須分開(kāi),不能相接觸。
抓住引線(xiàn)搖動(dòng)出頭彎折處或用木錘輕敲出頭彎折處,同時(shí)觀察500V兆歐表的指針有無(wú)變化,以此來(lái)判斷出頭彎折處是否有短路點(diǎn)。如果在搖動(dòng)或敲打出頭彎折處的過(guò)程中兆歐表的指針有大幅度擺動(dòng),則說(shuō)明出頭彎折處有短路點(diǎn)。
2.2非出頭彎折處股間短路點(diǎn)的確定如果短路點(diǎn)不在出頭彎折處而在線(xiàn)圈線(xiàn)匝上,處理起來(lái)就比較麻煩,查找短路點(diǎn)也比較困難,一般可使用以下幾種方法。
2.2.1電橋測(cè)電阻法用500V兆歐表測(cè)量短路的電阻很低,幾乎為零,則可用電橋法測(cè)得短路點(diǎn)。如所示,短路點(diǎn)F電阻值,所以要由這幾個(gè)值求出短路點(diǎn)的位置。導(dǎo)線(xiàn)的電阻與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度成正比,所以要知道短路點(diǎn)F在導(dǎo)線(xiàn)AC之間的哪一位置,只需求得R.與導(dǎo)線(xiàn)AC的電阻R的比值即可求得其長(zhǎng)度比。設(shè)短路點(diǎn)的電阻為Rf,則由以上三式可推出:由此可推出:阻值,然后將數(shù)值代入公式(5)中,即可算出從A點(diǎn)到F點(diǎn)的匝數(shù)。從而大致確定出短路點(diǎn)的位置。
去年我廠有1臺(tái)SS9改型機(jī)車(chē)主變壓器內(nèi)牽引線(xiàn)圈在制造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有兩根導(dǎo)線(xiàn)之間存在股間短路現(xiàn)象。該線(xiàn)圈平均直徑為!375mm,共有30匝,線(xiàn)規(guī)為(2.12x6.31)9/12.5x13.65.用QJ-23型電橋測(cè)量得到如下數(shù)據(jù):Ra*注意回路中電流表的讀數(shù),電流值不得超過(guò)換位導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)每根導(dǎo)線(xiàn)的額定電流,一般取每根導(dǎo)線(xiàn)額定電流值的一半即可。通電一段時(shí)間(一般為20~30min)后,關(guān)掉電源,將A,B兩端接地放電,然后用手摸導(dǎo)線(xiàn)的表面,F(xiàn)點(diǎn)(短路點(diǎn))之前的導(dǎo)線(xiàn)因有大電流通過(guò),溫度會(huì)比F點(diǎn)之后的溫度高(短路點(diǎn)的溫度高),這樣也可大致判斷短路點(diǎn)的位置。如有條件,可使用紅外點(diǎn)溫,根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)紅外輻射強(qiáng)度的分布可確定其表面溫差并進(jìn)而判斷短路點(diǎn)的位置。這種方法具有局限性,只適合于短路點(diǎn)在整個(gè)線(xiàn)圈的表面,如有其他的線(xiàn)圈層覆蓋住此線(xiàn)圈則很難測(cè)到導(dǎo)線(xiàn)的溫度。使用這種方法要注意:用手觸摸導(dǎo)線(xiàn)前一定要將短路的兩根導(dǎo)線(xiàn)接地放電,否則會(huì)有危險(xiǎn)。
2.2.3電感負(fù)載串聯(lián)法以上兩種方法都是針對(duì)于短路點(diǎn)電阻很小的情況。由于某種原因,并聯(lián)導(dǎo)線(xiàn)間存在“半短路”狀態(tài),短路電阻很大(幾百歐以上),這樣由電橋法是無(wú)法測(cè)量和計(jì)算的,只能用電感負(fù)載串聯(lián)法進(jìn)行。方法如下:用8kVA碰焊機(jī),將調(diào)電壓的插頭拆開(kāi),然后將成半短路狀態(tài)的兩根導(dǎo)線(xiàn)串進(jìn)去,將二次線(xiàn)圈輸出端子用一根截面較大的導(dǎo)線(xiàn)短接(見(jiàn))。按動(dòng)碰焊機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān),反復(fù)給電、停電,利用碰焊機(jī)一次線(xiàn)圈感應(yīng)較大的感應(yīng)電流能量,將半短路點(diǎn)擊穿,并使短路點(diǎn)處發(fā)熱冒煙。發(fā)熱冒煙處就是我們要確定的短路點(diǎn)。
2.2.4采用電纜故障測(cè)試技術(shù)借助電力電纜故障測(cè)試技術(shù)來(lái)查找線(xiàn)圈股間短路點(diǎn),一般采用電纜探測(cè)。電纜探測(cè)根據(jù)原理分有許多種,如低壓脈沖反射法、聲磁同步法、音頻感應(yīng)法等。
1970年以前,通常采用電橋法及低壓脈沖反射法測(cè)試電力電纜故障,兩者對(duì)低阻故障很準(zhǔn)確,但對(duì)高阻故障不適用。其后出現(xiàn)了直流閃測(cè)法和沖擊閃測(cè)法,分別測(cè)試間歇故障及高阻故障,兩者均可分為電流和電壓閃測(cè)法。電壓法可測(cè)率高,波形清晰易判,盲區(qū)比直流法少一倍,但接線(xiàn)復(fù)雜,分壓過(guò)大時(shí)對(duì)人及器有危險(xiǎn);電流法則相反。目前這兩種方法是國(guó)產(chǎn)高阻故障測(cè)試儀的主流方法,基本上解決了電纜高阻故障測(cè)試問(wèn)題。
但儀器有盲區(qū),且波形有時(shí)不夠明顯,需人為判斷,儀器誤差相對(duì)較大。
1990年,國(guó)外發(fā)明二次脈沖法,即結(jié)合高壓發(fā)生器沖擊閃絡(luò)技術(shù),在故障點(diǎn)起弧的瞬間通過(guò)內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖,此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處(電弧的電阻很低)發(fā)生短路反射,并記憶在儀器中,電弧熄滅后,復(fù)發(fā)一測(cè)量脈沖通過(guò)故障處直達(dá)電纜末端并發(fā)生開(kāi)路反射,比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點(diǎn)(短路點(diǎn))位置。這是目前先進(jìn)的基礎(chǔ)測(cè)試法,這種方法判斷精度可達(dá)0.4(。
目前國(guó)內(nèi)一般采用音頻感應(yīng)法測(cè)故障(短路)點(diǎn)。
音頻感應(yīng)法用于電阻小于10!的低阻故障定點(diǎn)。其原理如下:向兩短路的線(xiàn)芯施加音頻電流,用電感探頭接收信號(hào),并將其送入接收機(jī)進(jìn)行放大,再用耳機(jī)或指示儀表鑒別信號(hào)的變化。沿電纜線(xiàn)路,直至測(cè)到信號(hào)的后一個(gè)峰值的突發(fā)終端處,即可判斷出短路點(diǎn)所在的位置。其具體方法如下:將音頻信號(hào)發(fā)生器(路徑儀)的輸出端接在被測(cè)電纜(導(dǎo)線(xiàn))的兩故障相上(即中的A,B兩端),音頻電流從一芯通過(guò)短路點(diǎn)傳到另一線(xiàn)芯,并回到音頻信號(hào)源,然后用接收線(xiàn)圈(探棒),采用音峰法沿被測(cè)導(dǎo)線(xiàn)的路徑,接收音頻信號(hào)電流的電磁波信號(hào),根據(jù)耳機(jī)中音量的高低(或指示儀指針偏轉(zhuǎn)角的大?。﹣?lái)確定短路點(diǎn)的位置。音頻電流沿導(dǎo)線(xiàn)一芯通過(guò)故障點(diǎn),并經(jīng)過(guò)另一線(xiàn)芯回到音頻信號(hào)源時(shí),沿途各點(diǎn)的電磁效應(yīng)由于音頻電流“來(lái)”和“去”的方向相反而趨于抵消,在短路點(diǎn)由于短路電流的磁通相同不能抵消,所以接收到的信號(hào)大。后,測(cè)得的信號(hào)大值處即為短路點(diǎn)。過(guò)了短路點(diǎn)(1.5m)由于導(dǎo)線(xiàn)中只有雜散電流而無(wú)音頻信號(hào)電流,所以接收到的信號(hào)幾乎為零,且振幅不變。
采用電纜探測(cè)儀器有兩種弊端:一是成本比較昂貴,目前我廠尚未購(gòu)買(mǎi)這種儀器,只是借助導(dǎo)線(xiàn)供貨商的售后服務(wù)使用過(guò)幾次,效果還比較明顯;二是有些電纜探測(cè)儀使用起來(lái)有條件限制,例如導(dǎo)線(xiàn)必須是直的才能準(zhǔn)確判斷,使用時(shí)必須把變壓器繞組從撐模上退下來(lái),將導(dǎo)線(xiàn)弄直。這就需要借助于其他方法(如電橋測(cè)電阻法)來(lái)初步判斷短路點(diǎn)的大致位置,然后將短路點(diǎn)距線(xiàn)圈出頭近的一端導(dǎo)線(xiàn)從撐模上退下來(lái)弄直,再用探測(cè)儀沿直導(dǎo)線(xiàn)探測(cè)方可準(zhǔn)確地找到短路點(diǎn)。
3短路點(diǎn)的排除方法若短路點(diǎn)在出頭部位,用拉緊布帶把正常線(xiàn)段綁緊,打開(kāi)出頭,用肉眼尋找短路點(diǎn),并用聚酰亞胺薄膜或Nome/紙將其絕緣補(bǔ)包好。若短路點(diǎn)在線(xiàn)段內(nèi)部,則需從短路點(diǎn)距出頭較短的一端將線(xiàn)匝退下來(lái),用空線(xiàn)盤(pán)將退下來(lái)的導(dǎo)線(xiàn)卷好,退到短路點(diǎn)時(shí)用拉緊布帶將正常線(xiàn)段綁緊,然后拆開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)外的絕緣紙,用聚酰亞胺薄膜或Nome/紙將短路點(diǎn)包扎好,然后將退下來(lái)的線(xiàn)匝重新繞到撐架上。如短路點(diǎn)有毛刺則需先用銼刀或砂紙將毛刺磨平后再包扎絕緣。如果是用電感負(fù)載串聯(lián)法查找到短路點(diǎn),則短路點(diǎn)附近的絕緣會(huì)被燒焦,必須先去除炭化的絕緣層再進(jìn)行絕緣包扎。包扎好絕緣后用500V兆歐表測(cè)量,看此兩根導(dǎo)線(xiàn)是否仍短路,如仍短路則說(shuō)明有多點(diǎn)短路,需繼續(xù)查找短路點(diǎn)并包扎好絕緣,如導(dǎo)線(xiàn)不再短路則處理完畢。
4結(jié)束語(yǔ)以上介紹的幾種短路點(diǎn)查找方法在生產(chǎn)中都實(shí)用可行,能有效地查找到短路點(diǎn)。但是線(xiàn)圈的股間短路點(diǎn)有各種不同的情況,而且線(xiàn)圈本身的結(jié)構(gòu)也不一樣,所以在使用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況選擇方便的一種方法。
有時(shí)候線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可以幾種方法一起使用,以便更準(zhǔn)確地找到短路點(diǎn)并加以排除。