配电变压器烧坏事故分析及防范措施尹俊彬.docx

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配电变压器烧坏事故分析及防范措施尹俊彬

配电变压器烧坏事故分析及防范措施

供用电技术：

尹俊彬

目录

目录1

第一章原因分析3

1.1配电变压器高、低压两侧熔断件多是采用铝或铜丝代替。

致使低压短路或过载时，熔断件无法正常熔断而烧毁变压器。

3

1.2配电变压器的高、低压熔断件配置不当。

变压器上的熔断件普遍存在着配置过大的现象，严重过载时，烧毁变压器。

4

1.3由于农村照明线路较多，大多数又是采用单相供电，再加上施工中跳线的随意性和管理上的不到位，造成了配变负荷的偏相运行。

长期的使用，致使某相线圈绝缘老化而烧毁变压器。

4

1.4渗油也是变压器烧毁的常见原因。

变压器油本身起散热和绝缘作用，由于长期渗油，导致绝缘受潮后性能下降，放电短路，烧毁变压器。

4

第二章 变压器投运前的检测5

2.1检测油枕上的油位计是否完好，油位是否合适。

油位过高，当变压器投入运行带负荷后，油温上升，油膨胀很可能使油从油枕顶部的呼吸器连接管处溢出；油位过低，则在冬季轻负荷或短时间内停运时，可能使油位下降至油位看不到的位置，会降低变压器的绝缘和冷却作用，影响变压器的运行；5

2.2检测盖板、套管、油位计、排油阀等处是否密封良好，有无渗油现象，否则当变压器带负荷后，在热状态下，会发生更严重的渗漏现象；5

2.3检测套管是否完好，有无裂纹和放电现象；5

2.4检测呼吸器（硅胶罐）内的吸潮剂是否失效；5

2.5检测变压器的外壳接地是否牢固可靠；6

2.6检查变压器一、二次出线套管及它们与导线的连接是否良好，相色是否正确；6

2.7检查变压器上的铭牌与要求选择的变压器规格是否相符。

例如各侧电压等级、变压器的接线组别、变压器的容量及分接开关位置等；6

2.8测量变压器的绝缘，并记录测量时的环境温度。

绝缘电阻的允许值没有硬性规定，但应与历史情况或原始数据相比较，不应低于出厂值的70%；6

2.9检查熔丝选择是否合理。

变压器一次侧熔丝的选用标准为额定电流的1.5～2倍，二次侧熔丝的选用标准通常是变压器二次侧额定电流。

6

第三章变压器运行中的注意事项6

3.1在使用配电变压器的过程中，一定要定期检查三相电压是否平衡，如严重失衡，应及时采取措施调整。

同时，应经常检查变压器的油位、油色，外壳有无渗漏，发现缺陷要及时消除，避免分接开关、线圈因受潮而烧坏。

7

3.2要定期清理配电变压器上的污垢，检查套管有无闪络放电，接地是否良好，有无断线、脱焊、断裂现象，要定期遥测接地电阻不大于4（容量≥100kVA）或10（容量＜100kVA），或者采取防污措施，安装套管防污帽。

7

3.3在接、拆配电变压器引出线时，要严格按照检测工艺操作，避免引出线内部断裂，要合理选择二次侧导线的接线方式。

7

第四章采取措施7

4.1在新建台区时，应正确、合理地选择高、低压熔断器。

在变压器运行中，发现熔断器烧毁应及时更换。

各级设备管理部门要切实做好管理人员的思想工作，提高责任心，增强大局意识，把公司利益放在第一位，勤检查、重落实，发现熔断件用铁丝或铝条现象，要严肃处理。

8

4.2高、低压熔断件的合理配置：

8

4.2.1容量在100kVA以上的变压器要配置（1.5～2.0）额定电流的熔断件。

8

4.2.2容量在100kVA以下的变压器要配置（2.0～3.0）额定电流的熔断件。

8

4.3加强用电负荷的定期检查工作，在高峰期来临时对每台配变负荷情况进行测量，及时采取调整措施，合理分配负荷，避免配变三相不平衡运行。

8

4.4定期清理配电变压器套管表面的污垢：

检查套管有无闪络痕迹，接地是否良好，接地所用的引线有无断股、脱焊、断裂现象。

8

第五章设备选择9

5.1一般的选择方法9

5.2短路动、热稳定性校验原则10

5.3变压器选择10

5.4地面设备选择举例10

5.4.135kV设备的选择11

5.4.210kV设备的选择13

5.5井下设备选择14

5.5.1电缆选择计算14

5.5.2井下开关选择16

第六章保护装置17

6.1继电保护装置17

6.2防雷保护及接地18

6.2.1变电所防雷装置18

6.2.2地面变电所保护接地网19

6.2.3井下保护接地网19

结论22

致谢23

参考文献24

摘要

针对配电变压器事故率高的现象，着重分析了配电变压器烧坏的几种主要原因，提出了具体的防范措施，为防止发生配电变压器烧毁故障提供借鉴。

关键词：

配电变压器；烧坏；原因分析；防范措施　　在电力系统中，配电变压器占据着极其重要的地位，一旦烧坏，将直接或间接地给工农业生产和人民的正常生活带来损失。

第一章原因分析

1.1配电变压器高、低压两侧熔断件多是采用铝或铜丝代替。

致使低压短路或过载时，熔断件无法正常熔断而烧毁变压器。

1.2配电变压器的高、低压熔断件配置不当。

变压器上的熔断件普遍存在着配置过大的现象，严重过载时，烧毁变压器。

1.3由于农村照明线路较多，大多数又是采用单相供电，再加上施工中跳线的随意性和管理上的不到位，造成了配变负荷的偏相运行。

长期的使用，致使某相线圈绝缘老化而烧毁变压器。

1.4渗油也是变压器烧毁的常见原因。

变压器油本身起散热和绝缘作用，由于长期渗油，导致绝缘受潮后性能下降，放电短路，烧毁变压器。

第二章 变压器投运前的检测      

为确保配电变压器具备运行条件，防止烧毁，投运前必须对变压器进行现场检测，其主要内容为：

2.1检测油枕上的油位计是否完好，油位是否合适。

油位过高，当变压器投入运行带负荷后，油温上升，油膨胀很可能使油从油枕顶部的呼吸器连接管处溢出；油位过低，则在冬季轻负荷或短时间内停运时，可能使油位下降至油位看不到的位置，会降低变压器的绝缘和冷却作用，影响变压器的运行；    

2.2检测盖板、套管、油位计、排油阀等处是否密封良好，有无渗油现象，否则当变压器带负荷后，在热状态下，会发生更严重的渗漏现象；       

2.3检测套管是否完好，有无裂纹和放电现象；    

2.4检测呼吸器（硅胶罐）内的吸潮剂是否失效；    

2.5检测变压器的外壳接地是否牢固可靠；    

2.6检查变压器一、二次出线套管及它们与导线的连接是否良好，相色是否正确；    

2.7检查变压器上的铭牌与要求选择的变压器规格是否相符。

例如各侧电压等级、变压器的接线组别、变压器的容量及分接开关位置等；    

2.8测量变压器的绝缘，并记录测量时的环境温度。

绝缘电阻的允许值没有硬性规定，但应与历史情况或原始数据相比较，不应低于出厂值的70%；        

2.9检查熔丝选择是否合理。

变压器一次侧熔丝的选用标准为额定电流的1.5～2倍，二次侧熔丝的选用标准通常是变压器二次侧额定电流。

第三章变压器运行中的注意事项      

3.1在使用配电变压器的过程中，一定要定期检查三相电压是否平衡，如严重失衡，应及时采取措施调整。

同时，应经常检查变压器的油位、油色，外壳有无渗漏，发现缺陷要及时消除，避免分接开关、线圈因受潮而烧坏。

3.2要定期清理配电变压器上的污垢，检查套管有无闪络放电，接地是否良好，有无断线、脱焊、断裂现象，要定期遥测接地电阻不大于4（容量≥100kVA）或10（容量＜100kVA），或者采取防污措施，安装套管防污帽。

3.3在接、拆配电变压器引出线时，要严格按照检测工艺操作，避免引出线内部断裂，要合理选择二次侧导线的接线方式。

第四章采取措施

4.1在新建台区时，应正确、合理地选择高、低压熔断器。

在变压器运行中，发现熔断器烧毁应及时更换。

各级设备管理部门要切实做好管理人员的思想工作，提高责任心，增强大局意识，把公司利益放在第一位，勤检查、重落实，发现熔断件用铁丝或铝条现象，要严肃处理。

4.2高、低压熔断件的合理配置：

4.2.1容量在100kVA以上的变压器要配置（1.5～2.0）额定电流的熔断件。

4.2.2容量在100kVA以下的变压器要配置（2.0～3.0）额定电流的熔断件。

4.3加强用电负荷的定期检查工作，在高峰期来临时对每台配变负荷情况进行测量，及时采取调整措施，合理分配负荷，避免配变三相不平衡运行。

4.4定期清理配电变压器套管表面的污垢：

检查套管有无闪络痕迹，接地是否良好，接地所用的引线有无断股、脱焊、断裂现象。

总之，配电变压器的运行质量与管理有着密不可分的关系。

在工作中，只要管理人员工作细致，勤检查、勤维护、勤测量，及时发现问题及时处理，就一定能有效地避免配电变压器烧毁事故的发生。

第五章设备选择

设备选择包括地面和井下配电设备两个部分，由于本设计中的配电设备较多，逐一进行说明选择比较的过程较为繁琐，因此本设计中只是分别对地面和井下配电设备部分设备选择的过程进行举例说明。

电气设备在使用中，不但要求在正常工作条件下能安全可靠地运行，而且还要求在发生严重短路故障时，设备流过短路电流后，不致于受到破坏。

为此在选择设备时，不但要根据设备的正常工作条件所给的参数（如工作电压、工作电流、使用条件等参数）来选择，而且还要根据设备安装地点，在短路故障时所产生短路效应来校验设备。

5.1一般的选择方法

1、按工作电压选择

高压电器的额定电压是指电器铭牌上标明的相间电压（线电压）。

电器的最高工作电压是制造厂保证可以长期处在超过额定电压10%-15%下可靠工作的电压。

选择电器时，所选电器的最高工作电压应不小于电器正常运行的工作电压，即:

（1.1—1.15）UN≥Un

式中UN——电器的额定电压，kV；

Un——电器安装处正常运行的工作电压，kV；

2、按工作电流选择

电器的额定电流是指在实际环境温度不超过电器计算温度的条件下，电器所能允许长期连续通过的最大工作电流。

这时电器所有部分的发热温度都不超过允许值。

在选择电器时，必须使电器的额定电流不小于电器所在电路中的最大正常工作电流，即：

IN≥In

式中IN——电器的额定电流，A；

In——电器所在电路中的最大正常工作电流。

3、按装置种类型式选择

电器常被制成屋内和屋外两种类型：

屋内型不受任何特殊的大气影响；屋外型可以经受风、霜、雨、露、积雪、覆冰、灰尘和有害气体等的影响。

当屋外配电装置处在尘秽很严重或空气中含有有害于绝缘气体的地区时，必须加强电器的绝缘，选用特殊绝缘结构的加强型电器或选用额定电压高一级的电器。

4、按断路容量选择

断路器的额定断流量IrN或额定断流容量SrN是指断路器在额定电压时的断流能力。

断路器断开的实际电流是断路器的灭弧触头开始分离瞬间，电路内短路电流的有效值。

因此按断流能力选择断路器时，必须满足下列条件：

IrN≥I″，SrN≥S″

式中IrN——电器的额定断流量，kA；

SRn——电器的额定断流容量，MVA；

I″——次暂态短路电路，kA；

S″—一次暂态三相短路容量，MVA。

5.2短路动、热稳定性校验原则

（1）当电器选定之后，应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验所用的短路电流一般取三相短路时的短路电流。

（2）用熔断器保护的导体和电器，可不进行热稳定校验。

当熔断器具有限流作用时，可不校验其动稳定。

（3）用熔断器保护的电压互感器回路，可不进行动、热稳定的校验。

（4）悬式绝缘子可不校验动稳定。

5.3变压器选择

根据变电所变压器的计算容量，选择变压器的型号、容量、台数。

1、选型：

地面高压为35kV、10kV侧的变压器选用普通变压器SL7-1250/35、S9-160/10；10kV侧的井下变压器选用矿用型动力变压器KSB-400/10。

二次侧电压660V以下的变压器选用防爆型干式变压器。

井下照明为127V电压供电，变压器设两台防爆型干式变压器。

2、变压器台数的确定：

35kV主变压器、地面供电变压器、井下中央变电所的变压器均设为两台。

井上部分当任一台变压器故障或需要检修时，能够保证另一台变压器承担起全部负荷。

井下任一台变压器停止运行时，其余一台能够保证排出最大涌水量时所需的负荷容量。

其所选变压器容量及型号均标于所画大图中，这里不在阐述。

5.4地面设备选择举例

以矿井地面变电所为例，其主变压器选用SL7-1250/35变压器两台，两台并联运行，如图6-1所示接线：

表6-1短路电流计算结果

短路点

K1

K2

运行方式

最大

最小

最大

最小

短

路

参

数

I″＝I0.2＝IkkA

21.72

-

2.074

-

ikrkA

55.386

-

5.289

-

IkmkA

33.014

-

3.152

-

S″MVA

1391.893

-

37.719

-

5.4.135kV设备的选择

1、35kV母线的选型

1）按持续工作电流选择

In=

=

=21.7A

对电压为35kV的屋外配电装置采用钢芯铝绞线作母线，选取LGJ-300，其载流量在环境温度为250C时为735A，由于所处环境最高温度为450C，其载流量为：

547.8（A）≥21.7（A）

考虑到动稳定性，母线采用平放，其允许电流值应再降低8％，故为：

（A）>21.7（A）

故载流量和长时允许电流符合要求，但还需要进行热稳定校验。

2）热稳定校验

由tf=1.255s，Ik=21720A，C=95，Ksk=1

按式A≥

=

=254（mm2）

该截面小于所选导线截面，故所选LGJ-300截面能满足热稳定要求。

由以上计算，所选LGJ-300满足母线要求。

图6-1地面变电所接线图

2、1#、2#带接地刀闸的隔离开关选型

由表6-2计算可以看出，该电器的额定值都大于实际需要值，故选用该设备符合要求，其操动机构配套选用CS-G型。

3、3#-8#隔离开关选型

其计算值与2相同，不同之处在于它们不带接地刀闸，因此根据2的计算值选用GW5-35/1200型隔离开关，其操动机构配套选用CS-G型。

表6-2隔离开关的选型

项目

实际需要值

GW5-35GD/1200

额定值

电压

35kV

35kV

电流

In=

=

=21.7A

1200A

动稳定

=55.386kA

80kA

热稳定

=21.72

=10.9kA

21.5kA

4、9#-11#断路器的选型

表6-3断路器的选型

项目

实际需要值

LW-35/1600

额定值

电压

35kV

UN=35kV

电流

21.7A

IN=1600A

动稳定

=55.386kA

Ilim=63kA

热稳定

=21.72

=10.9kA

It=4=25kA

断流容量

S"=1391.893MVA

SrN=2205MVA

由表6-3所示，计算结果说明选用LW-35/1600型断路器符合要求。

考虑室外设备、操作人员安全，选用CD2型电动操作机械。

5.4.210kV设备的选择

下面以10kV进线柜内的主要电器为例进行选型计算。

1、电流互感器选型

电流互感器要根据电压、电流比、装置种类、结构形式、精确度进行选择，只对动、热稳定性校验。

电流互感器选用LDJ-10/1200型，其精度为0.5/3。

1）动稳定

76.36（kA）>5.289kA

2）热稳定

=2.074

=1.8kA<50×600=30kA

故动、热稳定性都满足要求。

2、断路器的选择

表6-4断路器的选型

项目

实际需要值

LW-10/1000型

额定值

电压

6.3kV

UN=10kV

电流

In=

=

=120.3A

IN=1000A

断路容量

S″=37.719MVA

SrN=250MVA

断流量

I″=2.074kA

IrN=25kA

动稳定

=5.289kA

ilim=63kA

热稳定

=2.074

=0.9kA

It=4=25kA

由表6-4所示，选LW-10/1000型断路器符合要求，其操动机械配套选用CD10型电动操作机构。

3、隔离开关选型

由表6-5所示，所选GW19-10/1000型隔离开关满足要求。

其操动机构选用手动CS6-1T型操作机构。

表6-5隔离开关选型

项目

实际需要值

所选隔离开关额定值

GW19-10/1000型

电压

10.5kV

UN=10kV

电流

120.3A

IN=1000A

动稳定

=5.289kA

ilim=31.5kA

热稳定

=2.074

=0.8kA

It=4=12.5kA

5.5井下设备选择

下面以下井电缆和开关为例说明其选择方法，其他电缆和开关的选择方法相同。

对于电钻综合保护装置和照明综合保护装置这里也不再说明。

5.5.1电缆选择计算

电缆截面通常按允许负荷电流、允许电压损失、电缆的机械强度选择。

实际上并不需要对每条电缆均用上述各种方法选择，而是抓住每个电缆段（或每条电缆）的主要问题选择该段（条）电缆截面即可满足其它条件要求。

例如供电容量较大长度较长的干线电缆和单机容量较大（如掘进机械、绞车等）且供电距离较长的主线电缆，主要按允许电压损失选择缆线截面即可满足其它条件的要求；供电容量较小长度较短的支线电缆主要按允许负荷电流选择导线截面即对满足其它条件要求；移动机械所用电缆主要按机械强度选择主芯线截面即可满足其他条件要求。

1、按持续允许电流选择截面

KIP≥Ia

式中IP——空气温度为25℃时，电缆允许载流量，A；

K——环境温度不同时载流量的修正系数；

Ia——通过电缆的最大持续工作电流，A。

2、按经济电流密度选择电缆截面

A=

式中A——电缆截面，mm2；

——正常负荷时，井下总的持续工作电流，A；

n——不考虑下井电缆损坏时，同时工作电缆的根数；

J——经济电流密度（A/mm2），见下表。

下井主电缆的年运行小时，一般取3000-5000h。

3、按电缆短路时的热稳定选择电缆截面

按电缆短路时的热稳定选择电缆截面有以下两种方法：

热稳定系数法和允许短路电流法。

这里主要介绍热稳定系数法：

这种方法比较简单，一般在纸绝缘电缆的热稳定计算都采用此法。

式中

——电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；

——三相最大稳定短路电流，A；

——短路电流作用的假想时间，s；

C——热稳定系数，查相关手册。

4、按电压损失校验电缆截面

此种电压损失校验电缆截面有计算法和查表法，这里主要介绍计算法：

也可写成

式中

——电压损失百分数；

——电缆中的负荷电流，A；

——额定电压，kV；

、

——电缆线路单位长度的电阻及电抗，Ω/km；

——电缆线路长度，km；

、

、

——功率因数及与功率因数相对应的正弦、正切值。

高压系统中的电压损失按《全国供用电规则》的规定，在正常情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。

电压损失从地面变电所算起至采区变电所母线止。

5、电缆截面选择计算

举例为短路时的热稳定选择电缆截面，当供电系统在最大运行方式时，地面变电所下井电缆首端发生三相短路电流，其电流

=1.683kA，按式

校验下井电缆截面，即：

查电缆的热稳定系数表C=93.4,假想时间

=0.65s

故

=1683×

=14.5mm2

故下井电缆最小截面应不小于14.5mm2,又考虑其他方面校验的影响，这里选用70mm2做为下井电缆。

5.5.2井下开关选择

严禁井下配电变压器中性点直接接地，严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机向井下供电。

额定电压与额定电流的选择与地面高压开关选择相同，断流容量的选择也按地面开关的选择方法，井下主要选用DW80型馈电开关和QC83型磁力起动器，对电钻和照明采用综合保护装置。

其它设备的选择方法与井上选择基本相同，这里不在说明，其所选设备型号均标于设备选择或所画大图中。

第六章保护装置

灵北煤矿供电系统井上、井下的保护装置包括继电保护和防雷、接地等，本章只对这些保护作简单的介绍。

6.1继电保护装置

煤矿供电系统的继电保护是保证煤矿安全供电的重要工具。

装设继电保护装置是根据灵北煤矿电力系统的接线和运行的特点，适当考虑其发展，选择设备力求技术先进经济合理。

本设计中的电力设备和线路有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。

主保护——满足系统稳定及设备安全要求，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。

后备保护—一应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。

后备保护可分为远后备和近后备两种形式：

远后备——当主保护或断路器拒绝动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备。

近后备——当主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另—套保护实现后备；当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。

辅助保护——为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。

本设计在考虑下列因素的情况下装设保护装置：

（1）当被保护元件发生短路或足以破坏系统正常运行的情况时，保护装置应动作于掉闸；在发生不正常运行时，保护装置应动作于信号。

（2）矿井变电所的高压馈电线上，装设有选择性的检漏保护装置。

（3）保护装置应以足够小的动作时限去切除故障，保证系统剩余部分仍能可靠运行。

（4）动作于掉闸的保护装置一般应保证选择性，在必须加快动作时，应考虑由自动重合闸来补救保护的无选择性动作。

（5）选择保护方式时，不考虑考虑可能性很小的放障类型和运行方式。

力求使用最少数量的继电器和触点，使其接线简单可靠。

（6）保护装置的电压回路断线时如能造成误动作，则装设防止这种误动作的闭锁装置并发出信号。

（7）表示保护装置动作的必要回路内装设信号继电器。

（8）保护装置除作为被保护元件的主保护外，如有可能还作相邻元件的后备保护。

（9）在实际可能出现的最不利方式或故障类型下，保护装置应对计算点有足够的灵敏度。

保护装置的灵敏系数为：

对反应电气量上升的保护装置

对反应电气量下降的保护装置

（10）保护装置的灵敏度应该互相配台，从故障点向电源侧方向逐步降低保护装置的灵敏度。

（11）保护装置所用的电流互感器，对最大负载和最大整定的故障电流，其误差小于10%。

6.2防雷保护及接地

6.2.1变电所防雷装置

（1）避雷针为防止直击雷对变电所电气设备、线路及建筑物等侵害，本设计变电所采用避雷针。

避雷针高于被保护设备，并具有良好的接地，所以能起到保护作用。

上图为地面变电所防雷保护的平面布置图，避雷针接地线与保护接地线在土壤中距离大于3米。

（2）避雷器避雷器是防护感应雷对电气设备产生危害的保护装置，它一端与被保护设备并联，另一端接地，且放电电压低于被保护设备的绝缘水平。

当感应雷（雷电波）入侵设备时，避雷器首先被击穿并对地放电，从而使电气设备受到保护。

地面变电所防雷保护平面图如7-1所示。

图7-1地面变电所防雷保护平面图

6.2.2地面变电所保护接地网

保护接地网是将变电所在正常运行时，设备（构架）不