220kV變壓器短路故障分析

李?娜?李?鵬

國網(wǎng)萊蕪供電公司

220kV變壓器短路故障分析

李?娜?李?鵬

國網(wǎng)萊蕪供電公司

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國家發(fā)展戰(zhàn)略中的重點(diǎn)和先行產(chǎn)業(yè)。變壓器作為電力工業(yè)中非常重要的組成部分，在發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和電能消耗等各個(gè)環(huán)節(jié)都起著至關(guān)重要的作用，是電工行業(yè)的主要組成部分之一，也是國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和國家安全獲取清潔能源的重要保障手段，在國民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。在實(shí)際應(yīng)用中要及時(shí)的分析出變壓器短路故障的原因所在，及時(shí)做出處理，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。基于此本文分析了220kV變壓器短路故障。

220kV變壓器；短路故障；優(yōu)化

1、概況

受惡劣天氣影響，供電局某220kV變電站站外雜草被大風(fēng)刮起，散落至運(yùn)行中的高壓設(shè)備，造成＃1主變變中跨線A相故障，后發(fā)展為A、B兩相接地故障，短路電流達(dá)6.20kA，致使＃1主變繞組嚴(yán)重變形，無法繼續(xù)使用。

該主變型號(hào)為SFSZ9-180000／220，7.5%，冷卻方式為ODA。

2、220kV變壓器短路故障原因

故障發(fā)生時(shí)變電站所在區(qū)域?yàn)槔子甏箫L(fēng)天氣，站外雜草被大風(fēng)刮起，散落至運(yùn)行中的設(shè)備構(gòu)架上，導(dǎo)致＃1主變變中構(gòu)架上絕緣擊穿，是設(shè)備故障的直接原因。但變壓器受外部短路電流沖擊是誘因，變壓器本身抗短路能力不足是主因。經(jīng)分析驗(yàn)證，該變壓器存在以下結(jié)構(gòu)缺陷，導(dǎo)致其抗短路能力不足。

(1)變壓器抗短路能力不足。設(shè)備故障時(shí)，流過A、B、C相中壓繞組短路電流分別為5.64、6.20、2.59kA，但經(jīng)生產(chǎn)廠家核算其抗短路能力僅為4.7kA。一般來講，該類型變壓器的抗短路水平應(yīng)在6.3kA以上。

(2)壓板未采用整壓板(如圖1所示)，降低了繞組的壓緊力，易造成繞組縱向失穩(wěn)變形；窗口位置壓板沒有有效壓緊支撐，對(duì)繞組窗口位置沒有形成有效壓緊。從A相故障可知，正是壓板斷裂進(jìn)一步擴(kuò)大了繞組損壞程度。

圖1 A相中低壓壓板斷裂

(3)繞組未采用繞線內(nèi)紙筒，加上導(dǎo)線的屈服強(qiáng)度不足，造成繞組徑向失穩(wěn)鼓包。

(4)由中壓三相繞組均存在不同程度縱向失穩(wěn)(如圖2所示)以及絕緣破損可知，采用的非自粘換位導(dǎo)線縱向失穩(wěn)許用應(yīng)力較低，易造成繞組縱向失穩(wěn)變形而釀成事故。

圖2 中壓繞組線餅縱向失穩(wěn)絕緣紙破損點(diǎn)

3、變壓器短路故障的處理對(duì)策

3.1 大力提高低壓線圈強(qiáng)度

為提高幅向強(qiáng)度，低壓內(nèi)支撐應(yīng)采用高強(qiáng)度的厚硬紙筒，繞線力求緊固，少留裕度，以控制幅向在短路作用下的壓縮量，減少幅向變形損壞，為提高軸向強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)低壓線圈應(yīng)加大股線尺寸，減少股數(shù)、提高導(dǎo)線強(qiáng)度。線圈設(shè)內(nèi)外撐條，增加撐條數(shù)量以減小等分，采用整塊密化處理，線圈浸漆加固工藝及恒溫干燥處理工藝等從各方面設(shè)法提高線圈剛度，降低線圈軸向彈性。此外盡可能不用螺旋繞組結(jié)構(gòu)而選用其他強(qiáng)度更好的繞組結(jié)構(gòu)。

3.2 線圈壓緊裝置設(shè)計(jì)

應(yīng)牢記應(yīng)以可靠性為大前提，當(dāng)要求的參數(shù)與之矛盾時(shí)，應(yīng)服從于可靠性要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要適應(yīng)工廠的實(shí)際工藝條件和我國材質(zhì)情況，適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行工況要求和安裝維護(hù)的需要。我們要求壓緊裝置應(yīng)恢復(fù)老型變壓器行之有效的結(jié)構(gòu)，廢除絕緣壓板，恢復(fù)鋼壓板。在新的高短路強(qiáng)度變壓器設(shè)計(jì)出臺(tái)之前，可暫用經(jīng)過機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)的加厚絕緣板，并采用整圓片板取代強(qiáng)度甚差的半圓形壓板，壓釘位置應(yīng)在低壓線圈中心與高壓線圈中心均有布置，以取代目前壓高不壓低的錯(cuò)誤作法。應(yīng)用力矩搬手或其他監(jiān)視壓力強(qiáng)度的工藝確實(shí)達(dá)到線圈充分壓緊以滿足設(shè)計(jì)壓力要求等等。采取有效措施徹底解決線圈干燥不徹底和器身干燥后存在低壓線圈難以再壓緊等工藝問題。

3.3.1 在設(shè)計(jì)時(shí)，降低繞組的不平衡安匝百分?jǐn)?shù)，做好繞組的安匝平衡，降低機(jī)械振動(dòng)力；

3.3.2 改善鐵芯的截面形狀，保證鐵芯的圓度；

3.3.3 繞組采用內(nèi)部硬紙筒，根據(jù)計(jì)算調(diào)整內(nèi)外撐條數(shù)量，使用附撐條增加內(nèi)繞組圓度；

3.3.4 采用合理的引線夾持結(jié)構(gòu)，保證引線具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；

3.3.5 采用半硬自粘性換位銅導(dǎo)線繞制，既增加了繞組機(jī)械強(qiáng)度，提高了變壓器的抗短路能力，又大大降低了變壓器的負(fù)載損耗。

3.4 變壓器繞組變形普查

首先，根據(jù)變壓器抗短路能力核查情況，對(duì)抗短路能力較差的變壓器進(jìn)行繞組變形試驗(yàn)；其次，對(duì)遭受出口及近區(qū)短路的變壓器要及時(shí)進(jìn)行繞組變形測(cè)試，確認(rèn)無明顯變形時(shí)，再結(jié)合其它試驗(yàn)數(shù)據(jù)決定其是否可安全運(yùn)行；最后，對(duì)新變壓器應(yīng)及時(shí)進(jìn)行繞組變形測(cè)試，建立繞組變形檔案，方便日后分析與比對(duì)。

3.5220kV變壓器的日常巡視維護(hù)

(1)檢查變壓器的聲響應(yīng)為平穩(wěn)的嗡嗡聲。(2)檢查變壓器的油色、油位、油溫應(yīng)正常，外殼清潔，無滲漏油現(xiàn)象。(3)檢查變壓器的瓷套管應(yīng)無裂紋和放電打火現(xiàn)象。(4)檢查變壓器的瓦斯氣體繼電器應(yīng)充滿油。(5)檢查變壓器的防爆玻璃應(yīng)完整。(6)檢查變壓器的冷卻器應(yīng)運(yùn)行正常，冷卻器故障容易引起變壓器運(yùn)行異常和跳閘。(7)檢查變壓器的呼吸器暢通，硅膠不應(yīng)吸潮飽和變紅，變色超過1/4時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換，油封杯的油位應(yīng)在刻度線以上。(8)檢查變壓器的各側(cè)引線不應(yīng)過松、過緊，接頭接觸良好，無發(fā)熱現(xiàn)象，可用紅外測(cè)溫儀或紅外成像儀進(jìn)行檢測(cè)。(9)檢查變壓器的中性點(diǎn)接地線完好，中性點(diǎn)接地線不正常容易引起電力系統(tǒng)事故。

總之，主變壓器作為發(fā)電廠和變電所的主要設(shè)備之一，其安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，特別是220kV主變壓器。因此，我們必須要對(duì)變電站主變壓器存在的故障進(jìn)行分析，并采取有效的措施做好防范。基于此，本文就220kV變電站主變壓器的故障及防范措施進(jìn)行分析，以期提供一些借鑒。

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