0 引言
電力變壓器是供電生產(chǎn)的主要設備之一，造價高，制造周期長。一旦發(fā)生故障，將對整個供電系統(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(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)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(xiàn)在一部分變壓器在遭受低于規(guī)定強度的短路電流沖擊且保護速動下,仍然發(fā)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(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: (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(fā)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(xiàn)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(nèi)繞組與鐵芯柱間支撐不夠。(6)制造過程中工藝條件不規(guī)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(tǒng)計事故中還有一些是運行中人為誤操作引發(fā)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)計事故中還有一些是運行中人為誤操作引發(fā)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(fā)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(jù)調(diào)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(guī)試驗中沒有發(fā)現(xiàn)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(fā)生變形,那么很難說什么時候會發(fā)生事故。從中不難看出,變壓器在運行中經(jīng)多次短路沖擊后,即使不立即發(fā)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(fā)生絕緣擊穿事故,但根據(jù)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(fā)”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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