0 引言
電力變壓器是供電生產的主要設備之一，造價高，制造周期長。一旦發生故障，將對整個供電系統及電力用戶造成極大的影響，而影響變壓器安全運行的主要因素之一是短路沖擊，變電站出口或近距離短路對變壓器危害極為嚴重。通過歷年對全國電力變壓器運行情況和事故的統計分析,發現因外部短路故障引起的設備損壞事故逐年增多。扼制此類事故的上升勢頭,已成為提高電力變壓器安全運行水平的關鍵。
1 變壓器短路故障的原因
變壓器本身抗短路能力不夠是引起變壓器短路損壞的主要原因。除此之外,運行管理不當也是一個不可忽視的因素。變壓器抗短路能力不夠,主要表現在一部分變壓器在遭受低于規定強度的短路電流沖擊且保護速動下,仍然發生繞組變形,甚至絕緣擊穿。例如河南開封濱河站1臺SFL6-31500/110變壓器,因低壓側所帶線路母線電纜三相短路爆炸,引起主變重瓦斯保護動作跳閘,造成變壓器低壓側A相斷線,鐵芯移位。但其短路電流僅為額定電流的4.5倍,保護動作時間為0.08s。
變壓器動穩定性能差,經受不住各種短路,究其原因大致有以下幾點: (1)在變壓器結構設計中,對作用在變壓器繞組上的電動力,僅按靜力學計算是不能正確反映變壓器突發短路電流沖擊時所承受的各種應力的。(2)選擇導線不恰當,存在重視熱性能而忽視機械應力的現象。(3)繞組軸向壓緊力不夠。(4)引線固定支點不夠、支架不牢固、引線焊接不良等。 (5)內繞組與鐵芯柱間支撐不夠。(6)制造過程中工藝條件不規范,質量控制不嚴。
由以上分析看出,變壓器的抗短路能力主要取決于結構設計和制造工藝,當然與運行管理和運行條件也有一定的關系。如有一些事故就是因保護失靈、開關拒動、失去直流等原因,致使短路故障切除時間過長,而在電、熱的共同作用下導致變壓器繞組損壞。統計事故中還有一些是運行中人為誤操作引發的變壓器短路事故。另外運行溫度、絕緣老化等也是一些變壓器發生短路損壞事故的原因。所以在變壓器運行管理上也有需要總結和改進之處。例如山西太原新店站一臺SFSZ7-31500/110變壓器,因10kV系統故障導致直流消失,由手動操作跳閘,變壓器由于受長時間短路電流作用而損壞。統計事故中還有一些是運行中人為誤操作引發的變壓器短路事故。另外運行溫度、絕緣老化等也是一些變壓器發生短路損壞事故的原因。所以在變壓器運行管理上也有需要總結和改進之處。
還有一點值得運行和制造部門重視的是,繞組變形的累積效應所造成的嚴重故障隱患。最典型的實例是上述山西太原某變電站的SFZ7-31500/110變壓器。據調查,該變壓器在運行的7年間曾遭受多次短路沖擊(開關速斷動作64次,過流保護動作8次,跳閘后重合閘動作17次),但在運行或常規試驗中沒有發現任何異常,在停止運行前仍帶滿負荷運行。如果不是用頻響法及時測試出低壓繞組發生變形,那么很難說什么時候會發生事故。從中不難看出,變壓器在運行中經多次短路沖擊后,即使不立即發生擊穿,也會因繞組的殘余變形帶來嚴重的故障隱患。因此,對于繞組已有變形而仍在運行的變壓器來說,雖然并不意味著會立即發生絕緣擊穿事故,但根據變形情況的不同,當再次遭受并不大的過電流或過電壓、甚至在正常運行的鐵磁振動作用下,也很可能導致絕緣擊穿事故。所以,有些“雷擊”或“突發”事故很可能隱藏著繞組變形的故障隱患。為此,運行和制造部門對此都應有充分的認識而不能存僥幸心理。
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