變壓器出口短路的危害及預(yù)防措施

一、概述

電力變壓器是電力網(wǎng)的核心設(shè)備之一，因而其穩(wěn)定、可靠運(yùn)行將對(duì)電力系統(tǒng)安全起到非常重要的作用。然而，由于設(shè)計(jì)制造技術(shù)、工藝以及運(yùn)行維護(hù)水平的限制，變壓器的故障還是時(shí)有發(fā)生，尤其是近年來逐步引起人們重視的變壓器近區(qū)或出口短路(以下簡(jiǎn)稱出口短路)故障，大大影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

統(tǒng)計(jì)資料表明，在變壓器的損壞的原因中，80%以上是由于變壓器發(fā)生了出口短路的大電流沖擊造成的。因此，加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行維護(hù)，采取切實(shí)有效措施防止變壓器出口短路，對(duì)確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要的意義。

例如2003年8月6日220KVGY變電站，35KV線路因樹木過高造成線路間歇接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了變壓器的出口開關(guān)A相絕緣拉桿，加上繼電保護(hù)整定有誤，使得變壓器出口長(zhǎng)時(shí)間短路，結(jié)果造成220KV主變壓器一臺(tái)損壞、一臺(tái)嚴(yán)重受損的事故。

再如2003年5月13日110KVYP變電站，35KV線路因釣魚甩線造成線路瞬間接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了母線支柱瓷瓶，35KV出口開關(guān)因繼電保護(hù)接線松動(dòng)而拒動(dòng)，經(jīng)約2秒種后，變壓器后備保護(hù)才將變壓器切除，結(jié)果造成變壓器35KV線圈嚴(yán)重變形。

二、變壓器出口短路的危害

電力變壓器在發(fā)生出口短路時(shí)的電動(dòng)力和機(jī)械力的作用下，繞組的尺寸或形狀發(fā)生不可逆的變化，產(chǎn)生繞組變形。繞組變形包括軸向和徑向尺寸的變化，器身位移，繞組扭曲、鼓包和匝間短路等，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的一大隱患。變壓器統(tǒng)組變形后;有的會(huì)立即發(fā)生損壞事故，更多的則是仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短取決于變形的嚴(yán)重程度和部部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運(yùn)行，具有故障隱患。這是因?yàn)椋?/p>

1、繞組機(jī)械性能下降，當(dāng)再次遭受到短路電流沖擊時(shí)，將承受不住巨大的沖擊電動(dòng)力的作用而發(fā)生損壞事故。例如，某臺(tái)40MVA、110kV的電力變壓器，低壓側(cè)遭受短路沖擊后，常規(guī)試驗(yàn)設(shè)有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象;投入運(yùn)行后1年，在一次短路事故中損壞。

2、絕緣距離發(fā)生變化，或固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致局部放電發(fā)生。當(dāng)遇到過電壓作用時(shí)，繞組便有可能發(fā)生餅間或匝間短路導(dǎo)致變壓器絕緣擊穿事故?；蛘咴谡＿\(yùn)行電壓下，因局部放電的長(zhǎng)期作用，絕緣損傷部位逐漸擴(kuò)大，終導(dǎo)致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故。例如，某臺(tái)150MVA、220kV的電力變壓器，低壓側(cè)短路后，用常規(guī)試驗(yàn)方法沒有發(fā)現(xiàn)問題，投入運(yùn)行后6個(gè)月，突然發(fā)生損壞事故。

3、累積效應(yīng)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，運(yùn)行變壓器一旦發(fā)生繞組變形，將導(dǎo)致累積效應(yīng)，出現(xiàn)惡性循環(huán)。例如，某臺(tái)31、5MVA、110kV的電力變壓器，在運(yùn)行的5年中，10kV側(cè)曾遭受多次沖擊，經(jīng)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部繞組已存在嚴(yán)重變形現(xiàn)象。若不是及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組變形;很難說在什么時(shí)候這臺(tái)電力變壓器就會(huì)發(fā)生事故。再如，某變電站的一臺(tái)40MVA、110kV電力變壓器發(fā)生短路后速斷保護(hù)跳開三側(cè)斷路器，經(jīng)預(yù)防性試驗(yàn)合格再投運(yùn)1個(gè)月后，油中特征氣體增長(zhǎng)。一停運(yùn)檢修發(fā)現(xiàn)35kV繞組已整體變形，包括10kV繞組多處有露銅，導(dǎo)線有燒融現(xiàn)象。因此，對(duì)于繞組已有變形但仍在運(yùn)行的電力變壓器來說，雖然并不意味著會(huì)立即發(fā)生絕緣擊穿事故，但根據(jù)變形情況不同;當(dāng)再次遭受并不大的過電流或過電壓，甚至在正常運(yùn)行的鐵磁振動(dòng)作用下;也可能導(dǎo)致絕緣擊穿事故。所以，在有的所謂“雷擊”或“突發(fā)”事故中，很可能隱藏著繞組變形協(xié)故障因素。

三、防止變壓器出口短路的技術(shù)措施

1、變壓器的中低壓側(cè)加裝絕緣熱縮套。對(duì)變壓器的中、低壓側(cè)電壓等級(jí)是35KV及以下的，只要其出線采用的是硬母線，可以從變壓器出口接線樁頭一直到開關(guān)柜的母線，包括開關(guān)室內(nèi)高壓開關(guān)柜底部母排，全部加裝絕緣熱縮套。如果采用的是軟母線，可在變壓器出口接線樁頭和穿墻套管附近加裝絕緣熱縮套。這樣可有效防止小動(dòng)物等造成的變壓器出口短路。

2、對(duì)變壓器的中、低壓側(cè)為35KV或10KV電壓等級(jí)的變壓器，由于其屬于中性點(diǎn)屬于小電流接地系統(tǒng)，所以要采取有效措施防止單相接地時(shí)發(fā)生諧振過電壓，從而引起絕緣擊穿，造成變壓器的出口短路。防止單相接地時(shí)發(fā)生諧振過電壓的措施有：

電壓互感器的二次開口三角加裝消諧器，如微電腦控制的電子消諧器。我們使用的是WNXIII型系列微電腦多功能消諧裝置，是抑制鐵磁諧振過電壓，保護(hù)高壓熔絲、電壓互感器免遭損壞的理想的自動(dòng)保護(hù)裝置。它是當(dāng)代電力電子技術(shù)和微電腦技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有消諧能力強(qiáng)、功能齊全、抗干擾性能好、可靠性高、運(yùn)行時(shí)不改變一、二次接線，并且無需對(duì)裝置整定，使用方便。

電壓互感器的一次中性點(diǎn)對(duì)地加裝小電阻或者非線性消諧電阻。我們加裝的是LXQ(D)-10和LXQ(D)-35非線性電阻。

對(duì)電容電流超過規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)的，加裝消弧線圈或者自動(dòng)調(diào)協(xié)消弧線圈。

3、對(duì)變壓器中低壓側(cè)的支柱瓷瓶，包括高壓開關(guān)柜可更換爬距較大的防污瓷瓶，或者涂刷常溫固化硅橡膠防污閃涂料(RTV)，防止絕緣擊穿造成的變壓器出口短路。常溫固化硅橡膠防污閃涂料應(yīng)滿足DL/T627—1997標(biāo)準(zhǔn)。

4、將變壓器中低壓側(cè)的開關(guān)更換為開斷容量更大的開關(guān)，防止因開斷容量不足引起開關(guān)爆炸造成的變壓器出口短路。

5、對(duì)變壓器、母線及線路避雷器要全部更換為性能良好的氧化鋅避雷器，提高設(shè)備的過電壓水平。

6、不斷完善變壓器的保護(hù)配置。變壓器的繼電保護(hù)盡量采取微機(jī)化，雙重化，盡可能安裝母線差動(dòng)保護(hù)，失靈保護(hù)，提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性，靈敏性和速動(dòng)性。變壓器的中低壓側(cè)應(yīng)配置*速斷保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間應(yīng)<0、5秒。確保在變壓器發(fā)生出口短路時(shí)，可靠、快速切除故障，減小出口短路對(duì)變壓器的沖擊和損害。

7、對(duì)進(jìn)線為雙電源備用電源自投的110KV變電站，要采取措施防止備用電源自投對(duì)故障變壓器的再次沖擊。

四、防止變壓器出口短路的管理措施

1、加強(qiáng)變壓器保護(hù)的年檢以及繼電保護(hù)的定值、保護(hù)壓板的管理工作，確保其動(dòng)作的正確性，杜絕故障時(shí)因保護(hù)拒動(dòng)對(duì)變壓器造成的損害。

2、科學(xué)合理的計(jì)算保護(hù)定值，消除保護(hù)“死區(qū)”，快速切除流過變壓器的故障電流。例如，對(duì)于變壓器的過流保護(hù)(后備保護(hù))，應(yīng)該縮短動(dòng)作時(shí)間，在滿足與下一級(jí)保護(hù)配合的選擇性條件下，越短越好，長(zhǎng)也不應(yīng)該大于2s，以減小過電流對(duì)變壓器的沖擊。對(duì)于終端變電所，電源測(cè)線路保護(hù)定值可延伸到終端變的變壓器內(nèi)部，以增加保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

3、對(duì)抗外部短路強(qiáng)度較差的變壓器或者受過出口短路沖擊發(fā)生變形的變壓器，對(duì)于系統(tǒng)短路跳閘后的自動(dòng)重合或強(qiáng)行投運(yùn)，應(yīng)看到其不利的因素。因此，應(yīng)根據(jù)短路故障是否能瞬時(shí)自動(dòng)消除的概率，對(duì)近區(qū)架空線(如2km以內(nèi))或電纜線路取消使用自動(dòng)重合閘，或適當(dāng)延長(zhǎng)合閘間隔時(shí)間以減少因重合閘不成而帶來的危害，并且盡量對(duì)短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢查。否則有時(shí)會(huì)加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復(fù)的可能。

4、加強(qiáng)對(duì)線路的，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)高的樹木等及時(shí)砍伐，防止線路接地造成的變壓器出口短路或者引起的過電壓。

5、加強(qiáng)電纜構(gòu)封堵，嚴(yán)防小動(dòng)物進(jìn)入開關(guān)室，避免小動(dòng)物引起的單相接地造成變壓器的出口短路，也避免其引起的過電壓對(duì)變壓器的損害。

6、對(duì)于全封閉的開關(guān)室，加裝排氣扇通風(fēng)，或者安裝抽濕機(jī)，始終保持開關(guān)室的干燥，防止設(shè)備凝露及污閃事故造成的變壓器出口短路。

7、加強(qiáng)對(duì)變壓器出口處避雷器的預(yù)試和運(yùn)行維護(hù)，確保其對(duì)因雷擊等產(chǎn)生的過電壓的吸收，防止避雷器損壞造成的變壓器出口短路。

8、加強(qiáng)變電設(shè)備的運(yùn)行管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，保證變壓器的正常運(yùn)行。

9、加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督工作，嚴(yán)禁設(shè)備超周期運(yùn)行，對(duì)室內(nèi)母線及瓷瓶定期清掃，及時(shí)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，確保設(shè)備絕緣良好。

10、每年安排2次以上的設(shè)備紅外線普測(cè)，積開展避雷器在線監(jiān)測(cè)、絕緣在線監(jiān)測(cè)、高壓開關(guān)SF6氣體在線監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。

11、對(duì)新投運(yùn)的變壓器和未作過變形測(cè)試的變壓器全部做一次變形測(cè)試，保留測(cè)試數(shù)據(jù)，這樣，在變壓器遭受出口短路沖擊后，可以此作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)判斷變壓器變形程度，認(rèn)定變壓器能否繼續(xù)運(yùn)行。對(duì)未發(fā)生明顯繞組變形的變壓器，及時(shí)投入運(yùn)行，不僅節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，還大大縮短了檢修周期。

12、加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)的科學(xué)管理，合理安排運(yùn)行方式，限制短路電流，減小出口短路對(duì)變壓器造成的損害。