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1、储能系统中变压器常见失效分析摘要：介绍了变压器在储能系统应用中的常见故隙及形成原因，提出了变压器选型设计要素，为储能系统变压器设计选型提供一些参考依据。关键词：变压器；储能系统；设计选型；系统匹配1、变压器在储能系统中应用不同变压器在储能系统中的主要作用为：升压、隔离变压器，起电压变换和工频隔离作用；配电变压器，起电压变换作用；采样变压器，起工频隔离和产生中性点作用。具体如图1所示。图1储能系统中的不同变压器2、常见故障模式分析2.1 绕组故隙2.1.1 绕组过温故障绕组过温是变压器所有故障中常见的，主要有以下三方面原因。系统散热不良。在系统设计时，对变压器的损耗评估不准、散热做的不够，导致变
2、压器无法在标称的容量下持续工作。储能系统中变压器一般是依照ClassH绝缘等级制作的，材料的耐温达到了180,变压器本身的的耐温等级较高，所以变压器温度过高时首先影响的是布局在其周围的电气、电子部件和环境温度，导致其他工作温度较低的器件先发生过温。匝间短路。变压器的匝间短路是同绕组线匝之间的短路，由绕组间绝缘失效导致，匝件短路会导致变压器绕组局部出现短路电流，局部严重发热直到绕组烧断。变压器本身的漆包线、绝缘纸质量问题、绕线导致漆包线损伤或引出线有毛刺等制作工艺问题外，雷击、操作过电压等过电压是导致绕组匝间绝缘击穿失效的主要因素之一。铁芯饱和。超过变压器设计的持续工作过电压或电压谐波时，将造成
3、变压器工作磁通密度增加，使变压器铁芯饱和导磁率会急剧下降，变压器绕组阻抗下降，电流增大，绕组出现过温，严重情况下出现烧断现象。2.1.2 连接失效连接失效有三方面原因：引出线工艺不良，引出端和绕组接触电阻大；变压器使用安装过程引出端受到过分应力产生松动或断裂；引出端材质的铜铝转换问题。2.1.3 绝缘失效绝缘失效的原因有：NTC与铁芯或者耐压之间绝缘处理不够，绝缘耐压测试不过；长期放置加上存放环境不良，变压器受潮，绝缘性能降低；不当的安装导致绝缘层损坏。2.2 铁芯故隙2.2.1 铁芯过温铁芯过温也是变压器常见故障之一，除系统散热不够外，谐波或纹波过大也是铁芯过温的常见原因。负荷谐波或纹波过大
4、时，通过阻抗形成谐波电压，谐波电压在铁芯碟片中将产生涡流电流，使其产生发热和损耗。2.2.2 噪声变大铁芯振动是变压器噪声主要来源，铁芯振动主包括有磁致伸缩和电磁力引起铁芯振动。变压器在运行一段时间后噪声变大，应用中常见的是负荷谐波电流变大，导致损耗增加，振动加剧，噪声变大。2.2.3 铁芯生锈变压器铁芯一般采用硅钢片作为铁芯导磁材料，在高湿下极容易生锈，危害为可能导致铁芯片间短路，涡流环流增大，铁芯发热量增大。2.3 其他故隙2.3.1 空载电流谐波大变压器磁化曲线强度较低时是非线性的。磁场强度较大时，有一端线性区域。在设计变压器时，一般会合理设计铁芯截面，使铁芯在变压器额定状态下处于该线性
5、区域。变压器在空载时，电流较小，铁芯处于非线性区，电流发生畸变，通常呈尖顶波，电流增大后，磁场进入线性区，这种现象会随之消失。不合理的设计会导致电流较大时，变压器铁芯磁场强度还处于非线性区域，电流有畸变，即本该在空载时才有的畸变，在电流较大时还存在，导致储能系统谐波超标。2.3.2 励磁涌流变压器励磁涌流过大导致上级跳闸是储能系统配电柜常见的故障。变压器在空载时投入或断电后电压恢复时，会在变压器电压突变的一侧产生数值很大的冲击电流，这就是励磁涌流。其有如下特点：大幅值可以达到变压器额定电流的615倍，可以和短路电流相比；励磁涌流程尖顶波，含有大量的非周期分量、高次谐波。励磁涌流导致的故障为：诱
6、发配电变压器上级保护开关跳闸，.主回路变压器前端断路器无法合闸或合闸时过大的冲击电流烧坏断路器，一般应用需要增加软启动电路。2.3.3 NTC预埋工艺NTC一般在设计制造时埋入变压器内部，用来监测变压器内部绕组或铁芯温度，其绝缘处理的厚度、预埋位置会影响到变压器运行时检测到的温度值。批量生产工艺管控不到位的情况下，会导致不同变压器在同样工况下检测的NTC温度差异较大，在保护限值固定的情况下会引起过温误报或者实际过温不保护。2.3.4 系统匹配变压器的系统匹配在储能系统中暴露过以下问题。中性线接地问题。储能系统一般都是应用在IT系统中，即中性点不接地系统，IT系统一般采用对地绝缘电阻检测做接地保
7、护，部分客户将储能系统接到中性点接地系统的应用，此时原储能系统中配置的绝缘检测就要去掉保护装置，否则就会出现误护，应在交流侧增加RCD（剩余电流保护装置），在直流侧增加对地绝缘电阻检测。中性点接地还容易出现另一个系统匹配问题储能系统中的PCS交流侧对地具有*的共模电压,其二次配电变压器往往从PCS输出端口取电,如果将配电变压器二次侧N线接地，会导致共模干扰通过地线耦合到二次侧，导致二次侧L-N间出现较大的高频纹波，影响其供电质量。3、变压器设计选型注意事项在提供变压器设计需求时，需要明确如表1所示的项目具体要求。1事H具体,欢小学I定更充电耳MSl定金电用不*现KiI的*电用041作外3通放电
8、支受力比分”结及帔同出现第*火电0Sr支后心的费电应*受健力也不H丁事4改aFF受力先分惟必仲女系统*tM由*将电RNMtl*+.费乐b的彼电月制受富力以不MTa第弁樽6封H出现曾大首微电隙S空RmH*3U6a计制作尊用H5Uib的端纹愦6代拿Il性8.受左DR奇产生峥tt仪艮星，殿Itit电施今7叶笛4切，用T变在。侵冷电座的过汁和上t。*的X或8二liIiJLXi田次工9工Q环境温度事n登尼b阴安装g。1笠出现的大皮|夕足计，京IO笄HT财产丛维升要求大的褒力：不仅仅襄，量型Rd*0的赵升舍现Il热电IH，IMU护开美tt电把Nt保护开KtMr求震区-!出10!久的电第压我Jl昼食号家H件
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10、压器常见故障分析及处理措施展开详细的分析。关键词：变压器;常见故隙;处理措施随着电力企业的不断发展，对电力变压器故障检测技术的研究也在不断深入，更多先进的检测技术相继出现。通过相关故障检测技术检测并排除电力变压器故障，使电力变压器更安全、更方便、更符合人们的需要。基于此，下文就电力变压器的具体故障分析和检测方法进行探讨。1变压器概述现代化社会发展趋势下我国电力设备与电气稳定性成为社会广泛关注的一大热点，电气设备稳定运行中电力系统对电子设备检修成本、可靠性及其稳定性提出更高要求，据此在这一背景下电力变压器涉及到的检修工作成为电力维护人员主要管理的重要组成部分。本文主要以变压器检修维护中常见故障分
11、析与处理措施为讨论方向，参考前人结论的基础上，深度探析了相关处理措施，旨在为我国电力系统稳定运行发展与电力变压器检修效率提升做出贡献。2电力变压器故障的主要原因2.1 套管的故障电力变压器中的套管是关键的部件，电力企业在具体工作的时候，如果套管出现故障问题，对电力变压器的正常运行产生不利影响。而套管故障主要表现在套管的损坏和套管的受潮等，以上问题出现的原因如下：（1）电力变压器的使用强度太大，出现套管的破损现象，高压变电器中套管的职责是担任固定线路，因为外力和内部电流等因素，电力变压器经常会出现套管脱釉或者表面破损等现象；（2）电力企业在安装的时候出现一些失误现象，引起套管的受潮，套管在安装的
12、时候，工作人员要固定住引线，然后做好相应的密封工作，如果工作人员出现安装失误，这就容易发生密封不严实等情况，进而影响其安装质量，如果套管的内部与外部连接在一起，在水汽的影响下会出现套管受潮。2.2 绝缘故隙在正常运行过程中，为了保证变压器的一次侧和二次侧线圈间的绝缘、保证铁心硅钢片间的绝缘，变压器设置了绝缘油和绝缘纸板等，来保证绝缘。有以下几种原因可能会导致绝缘故障：（1）部分燮压器采用薄绝缘、小油道的设计制造，容易造成绝缘故障。（2）受到污染的绝缘油绝缘强度会明显下降，进而会导致整体绝缘性能的下降。2.3 电力变压器监测不准确随着经济水平的发展，计算机技术应用到各个行业领域中。目前的电力系统
13、仍然是传统的视频监控,并不能够及时检测出变压器故障,需要加强电子设备的使用和计算机技术应用，实时监测电力系统，并通过数据参数显示，能够准确查找到变压器的故隙地点，并进行检修，避免浪费机器检修时间，提高电力变压器的工作效率。2.4 变压器的故隙检修措施3.1 变压器选择与安装的注意事项进一步加强变压器过程管理措施，从订货、设计制造、材料组部件选用等全流程监督，针对各项可能存在的问题进行细致处理，在选择过程中，变压器应选择体积小、噪声低、阻燃性好、可靠性高。如主变电所内部配电网总电压为220kV,主要用于防止噪声。温度低、噪音小、油性、空气强度强、散热器可安装在室外。同时要做好现场验收与试验等工作
14、，在雨季应保隙变压器使用前进行补充性试验，针对套管等部件进行试验，保障变压器无问题。防气动作后，要注意，由于密封不严，除强油循环冷却的变压器负压区因密封不严，其余极有可能是易燃气体，应尽快判断是否易燃，并取油色谱分析。轻气体保护动作后，如不能判定为气体，应尽早退出操作，以保证设备安全。施工验收现场检查必须过细，对主体及构件的任何部位不得有疑点，要将所有疑点弄清楚并予以处理。必要时配有专用起动变压器。在油层色谱联机中，大容量的主变和投运同时投入油层色谱在线设备，随时监测变压器运行状态。3.2 绝缘电阻的检测绝缘电阻的检测是为了更好地检验电力变压器的绝缘性，检测工作需要判断温度、电磁场以及化学方面
15、等要素，这样就可以更全面和彻底地了解绝缘系统的故隙情况。绝缘电阻的检测也可以从具体检测工作中判断温度、电场和化学因素等是否会危害绝缘系统，这个检测过程能够迅速地检查出变压器有无受潮或抗绝缘劣化变形等现象。工作人员在检测电力变压器绝缘电阻的时候，一般使用R60绝缘电阻，将运行时间控制在Imin内，检测绝缘电阻的指数。随着社会的不断发展和进步，各种科学技术都得到显著的发展，市场上电力变压器的类型也越来越多，绝缘电阻的干燥工艺也在提高和改善，绝缘电阻的绝对值也在不断增加，工作人员在测量的时候，根据吸收比值的变化情况，可以正确地判断电力变压器是否面临电阻问题。3.3 提升检修人员技术水平随着科学技术的快速发展，电力变压器的构造也更加复杂，为了更好的提升故障检修的水平，必须要打造高水平的检修队伍，通过提升检修人员的技术水平，应对各种复杂的变压器故障。电力企业想要获得更好的发展，必须要强化对技术人员的培训，通过定期的开展相应的技能培训，保隙
