0 引言
電力變壓器是供電生產(chǎn)的主要設(shè)備之一，造價(jià)高，制造周期長(zhǎng)。一旦發(fā)生故障，將對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)及電力用戶造成極大的影響，而影響變壓器安全運(yùn)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(duì)變壓器危害極為嚴(yán)重。通過(guò)歷年對(duì)全國(guó)電力變壓器運(yùn)行情況和事故的統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)因外部短路故障引起的設(shè)備損壞事故逐年增多。扼制此類事故的上升勢(shì)頭,已成為提高電力變壓器安全運(yùn)行水平的關(guān)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(yùn)行管理不當(dāng)也是一個(gè)不可忽視的因素。變壓器抗短路能力不夠,主要表現(xiàn)在一部分變壓器在遭受低于規(guī)定強(qiáng)度的短路電流沖擊且保護(hù)速動(dòng)下,仍然發(fā)生繞組變形,甚至絕緣擊穿。例如河南開(kāi)封濱河站1臺(tái)SFL6-31500/110變壓器,因低壓側(cè)所帶線路母線電纜三相短路爆炸,引起主變重瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘,造成變壓器低壓側(cè)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(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.08s。
變壓器動(dòng)穩(wěn)定性能差,經(jīng)受不住各種短路,究其原因大致有以下幾點(diǎn): (1)在變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,對(duì)作用在變壓器繞組上的電動(dòng)力,僅按靜力學(xué)計(jì)算是不能正確反映變壓器突發(fā)短路電流沖擊時(shí)所承受的各種應(yīng)力的。(2)選擇導(dǎo)線不恰當(dāng),存在重視熱性能而忽視機(jī)械應(yīng)力的現(xiàn)象。(3)繞組軸向壓緊力不夠。(4)引線固定支點(diǎn)不夠、支架不牢固、引線焊接不良等。 (5)內(nèi)繞組與鐵芯柱間支撐不夠。(6)制造過(guò)程中工藝條件不規(guī)范,質(zhì)量控制不嚴(yán)。
由以上分析看出,變壓器的抗短路能力主要取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝,當(dāng)然與運(yùn)行管理和運(yùn)行條件也有一定的關(guān)系。如有一些事故就是因保護(hù)失靈、開(kāi)關(guān)拒動(dòng)、失去直流等原因,致使短路故障切除時(shí)間過(guò)長(zhǎng),而在電、熱的共同作用下導(dǎo)致變壓器繞組損壞。統(tǒng)計(jì)事故中還有一些是運(yùn)行中人為誤操作引發(fā)的變壓器短路事故。另外運(yùn)行溫度、絕緣老化等也是一些變壓器發(fā)生短路損壞事故的原因。所以在變壓器運(yùn)行管理上也有需要總結(jié)和改進(jìn)之處。例如山西太原新店站一臺(tái)SFSZ7-31500/110變壓器,因10kV系統(tǒng)故障導(dǎo)致直流消失,由手動(dòng)操作跳閘,變壓器由于受長(zhǎng)時(shí)間短路電流作用而損壞。統(tǒng)計(jì)事故中還有一些是運(yùn)行中人為誤操作引發(fā)的變壓器短路事故。另外運(yùn)行溫度、絕緣老化等也是一些變壓器發(fā)生短路損壞事故的原因。所以在變壓器運(yùn)行管理上也有需要總結(jié)和改進(jìn)之處。
還有一點(diǎn)值得運(yùn)行和制造部門重視的是,繞組變形的累積效應(yīng)所造成的嚴(yán)重故障隱患。最典型的實(shí)例是上述山西太原某變電站的SFZ7-31500/110變壓器。據(jù)調(diào)查,該變壓器在運(yùn)行的7年間曾遭受多次短路沖擊(開(kāi)關(guān)速斷動(dòng)作64次,過(guò)流保護(hù)動(dòng)作8次,跳閘后重合閘動(dòng)作17次),但在運(yùn)行或常規(guī)試驗(yàn)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常,在停止運(yùn)行前仍帶滿負(fù)荷運(yùn)行。如果不是用頻響法及時(shí)測(cè)試出低壓繞組發(fā)生變形,那么很難說(shuō)什么時(shí)候會(huì)發(fā)生事故。從中不難看出,變壓器在運(yùn)行中經(jīng)多次短路沖擊后,即使不立即發(fā)生擊穿,也會(huì)因繞組的殘余變形帶來(lái)嚴(yán)重的故障隱患。因此,對(duì)于繞組已有變形而仍在運(yùn)行的變壓器來(lái)說(shuō),雖然并不意味著會(huì)立即發(fā)生絕緣擊穿事故,但根據(jù)變形情況的不同,當(dāng)再次遭受并不大的過(guò)電流或過(guò)電壓、甚至在正常運(yùn)行的鐵磁振動(dòng)作用下,也很可能導(dǎo)致絕緣擊穿事故。所以,有些“雷擊”或“突發(fā)”事故很可能隱藏著繞組變形的故障隱患。為此,運(yùn)行和制造部門對(duì)此都應(yīng)有充分的認(rèn)識(shí)而不能存僥幸心理。
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