電力系統(tǒng)中110kV變壓器的檢修及抗短路措施

張群

摘 要：電力變壓器是電網(wǎng)系統(tǒng)中的主要設(shè)備，在傳輸并分配電力過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用，運(yùn)行狀態(tài)直接影響供電可靠性和電能質(zhì)量。而對(duì)電力變壓器威脅最大的就是低壓側(cè)近距離出口短路。本文將以電力系統(tǒng)當(dāng)中的110kV變壓器為研究對(duì)象，闡述其抗短路的措施以及檢修過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題，確保變壓器處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；110kV變壓器；檢修；抗短路；措施

變壓器是電力系統(tǒng)的主設(shè)備，其運(yùn)行狀況直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電的可靠性，因此變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行也就顯得尤為重要。本文就從變壓器運(yùn)行最大的威脅入手，分析低壓側(cè)近距離出口短路的危害、發(fā)生的各類情況，發(fā)生短路沖擊后的檢測(cè)方法和檢修手段，并有針對(duì)性的提出預(yù)防措施，確保變壓器保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。

1 電力變壓器簡(jiǎn)介

電力變壓器是一種用于交流電能轉(zhuǎn)換的電氣設(shè)備。它可以把一種交流電壓、交流電流的電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓、交流電流的電能。變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是改變電壓，利用電壓提高后在傳輸電能過(guò)程中減少損耗的原理，在長(zhǎng)距離傳輸電能前提升電壓，減少線路損耗，提高送電經(jīng)濟(jì)型。長(zhǎng)距離傳輸后，利用變壓器降壓，獲得各級(jí)用電設(shè)備的所需電壓，以滿足用戶使用的需求。

2 110kV變壓器短路檢修和試驗(yàn)研究

電力變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，不可避免地要遭受各種短路電流的沖擊，特別是變壓器出口或近區(qū)短路故障，由于電動(dòng)力與短路電流的平方成正比，巨大的短路沖擊電流將使變壓器繞組受到很大的電動(dòng)力（是正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)十倍至數(shù)百倍），并使繞組急劇發(fā)熱。在較高的溫度下，導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度變小，電動(dòng)力更容易使繞組破壞或變形，可以說(shuō)變壓器短路時(shí)繞組承受的巨大電磁力是變壓器發(fā)生故障的主要原因之一。同時(shí)，由于多次短路沖擊導(dǎo)致的累積效應(yīng)也會(huì)使變壓器繞組逐漸發(fā)生形變，最終導(dǎo)致破壞性形變。變壓器作為電力系統(tǒng)中最主要的設(shè)備之一，價(jià)格昂貴而重要，變壓器發(fā)生故障將會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常工作，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。

電動(dòng)力主要包括兩大種類，即軸向力與輻向力。繞組一旦受到電動(dòng)力就會(huì)出現(xiàn)變形的問(wèn)題，嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)故障。當(dāng)變壓器遭受近距離出口短路，低壓繞組與平衡繞組的變形幾率很高，其次是高中壓繞組與鐵芯和夾件等等。

2.1 110kV變壓器繞組檢查和試驗(yàn)

在110kV變壓器發(fā)生短路故障以后，繞組變形故障存在一定的隱蔽性，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，也不易修復(fù)。因此變壓器發(fā)生短路以后，必須要檢測(cè)繞組運(yùn)行的實(shí)際情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組變形故障。

第一，測(cè)量變壓器的直流電阻。通過(guò)測(cè)量變壓器的直流電阻的不平衡率進(jìn)行嚴(yán)格地檢查，以此了解變壓器繞組受損程度。以某110kV變壓器的短路事故為例，其低壓側(cè)C相直流電阻數(shù)值增加了10%左右。隨后檢查繞組，發(fā)現(xiàn)其C相繞組斷了一股。

第二，測(cè)量變壓器的繞組電容量。繞組匝間、餅間與層間電容都是繞組電容的組成部分。在繞組發(fā)生形變以后，通常會(huì)呈現(xiàn)出S型，因而繞組相對(duì)于鐵芯的距離也就隨之變小，間隙越小，電容量的變化也就越大，所以，繞組電容量能夠以間接的方式反映出繞組形變的程度。

第三，檢查吊罩后，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在熔化銅渣或者是鋁渣，就說(shuō)明繞組出現(xiàn)了變形與斷股的問(wèn)題。同時(shí)，還可以通過(guò)繞組墊塊移位的情況等對(duì)繞組受損的情況進(jìn)行相關(guān)性的判斷。

2.2 110kV變壓器的鐵芯與夾件檢查

110kV變壓器鐵芯必須要具備較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，依靠鐵芯中夾緊件與連接件作為支撐。一旦繞組出現(xiàn)了電動(dòng)力，那么其軸向力就會(huì)抵消掉夾件反作用力。若夾件與拉板強(qiáng)度低于軸向力，就會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞夾件與拉板等。在這種情況下，通過(guò)檢查鐵芯與夾件的位置變化可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

2.3 110kV變壓器油與氣體

當(dāng)變壓器受到了短路沖擊以后，其氣體繼電器的內(nèi)部很容易形成大量的氣體。所以，在發(fā)生變壓器事故以后，應(yīng)針對(duì)氣體繼電器內(nèi)部氣體以及變壓器內(nèi)部油展開相應(yīng)的化驗(yàn)與分析，進(jìn)而對(duì)故障性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷。

3 強(qiáng)化110kV變壓器抗短路能力的有效策略

一般來(lái)講，變壓器近距離出口短路的危害最大，而引發(fā)這一情況的原因主要有雷擊、出口故障引發(fā)弧光短路、出口設(shè)備損壞，外力破壞等等因素，而二次側(cè)繼電保護(hù)失靈造成的越級(jí)也是變壓器主要沖擊之一。在變壓器實(shí)際運(yùn)行中無(wú)法完全避免二次近距離短路沖擊，因此需要提高變壓器的抗短路沖擊能力。主要的辦法有在大容量變壓器的低壓母線處加裝電抗器，提高短路沖擊電流下的電抗和阻抗值，從而限制短路電流。另外從變壓器的設(shè)計(jì)上入手，采用低壓側(cè)高阻抗設(shè)計(jì)，也能夠在一定程度上限制短路電流。同時(shí)在運(yùn)行中也要采取積極的必要的措施避免低壓近距離短路情況的發(fā)生，例如在低壓母線橋加裝絕緣護(hù)套，低壓采用加強(qiáng)絕緣的設(shè)備，增加大容量變壓器低壓側(cè)的過(guò)流保護(hù)，低壓出線在近距離處盡量采用電纜等等，盡量降低近距離短路的發(fā)生概率，以降低變壓器受到?jīng)_擊的次數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變壓器在電力生產(chǎn)與運(yùn)輸方面發(fā)揮著重要的作用，所以，應(yīng)合理地采用措施規(guī)避變壓器短路故障發(fā)生的幾率。其中，可以針對(duì)當(dāng)前使用設(shè)備采取措施，降低設(shè)備事故發(fā)生的幾率。與此同時(shí)，還可以針對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的變壓器，采取檢測(cè)的手段，確保變壓器設(shè)備的完整性，使得電壓設(shè)備運(yùn)行更加安全與高效，提高電能供應(yīng)的實(shí)際質(zhì)量。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司七臺(tái)河市供電公司）