電廠變壓器短路事故分析與處理

杜森林

（陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)城 048102）

1 繞組的檢查與試驗(yàn)

由于變壓器短路時(shí)，在電動(dòng)力作用下，繞組同時(shí)受到壓、拉、彎曲等多種力的作用，其造成的故障隱蔽性較強(qiáng)，也是不容易檢查和修復(fù)的，所以短路故障后應(yīng)重點(diǎn)檢查繞組情況。

1.1 變壓器直流電阻的測(cè)量

根據(jù)變壓器直流電阻的測(cè)量值來檢查繞組的直流電阻不平衡率及與以往測(cè)量值相比較，能有效地考察變壓器繞組受損情況。例如，某臺(tái)變壓器短路事故后低壓側(cè)C向直流電阻增加了約10%，由此判斷繞組可能有新股情況，最后將繞組吊出檢查，發(fā)現(xiàn)C相繞組斷1股。

1.2 變壓器繞組電容量的測(cè)量

繞組的電容由繞組匝間、層間及餅間電容和繞組發(fā)電容構(gòu)成。此電容和繞組與鐵芯及地的間隙、繞組與鐵芯的間隙、繞組匝間、層間及餅間間隙有關(guān)。當(dāng)繞組變形時(shí)，一般呈“S”形的彎曲，這就導(dǎo)致繞組對(duì)鐵芯的間隙距離變小，繞組對(duì)地的電容量將變大，而且間隙越小，電容量變化越大，因此繞組的電容量可以間接地反映繞組的變形程度。

1.3 吊罩后的檢查

變壓器吊罩后，如果檢查出變壓器內(nèi)部有熔化的銅渣或鋁渣或高密度電纜紙的碎片，則可以判斷繞組發(fā)生了較大程度的變形和斷股等，另外，從繞組墊塊移位或脫落、壓板等位、壓釘位移等也可以判斷繞組的受損程度。

2 鐵芯與夾件的檢查

變壓器的鐵芯應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。鐵芯的機(jī)械強(qiáng)度是靠鐵芯上的所有夾緊件的強(qiáng)度及其連接件來保證的。當(dāng)繞組產(chǎn)生電動(dòng)力時(shí)，繞組的軸向力將被夾件的反作用力抵消，如果夾件、拉板的強(qiáng)度小于軸向力時(shí)，夾件、拉板和繞組將受到損壞。因此，應(yīng)仔細(xì)檢查鐵芯、夾件、拉板及其連接件的狀況。

2.1 檢查鐵芯上鐵軛芯片是否有上下竄動(dòng)情況。

2.2 應(yīng)測(cè)量穿芯螺桿與鐵芯的絕緣電阻，檢查穿芯螺桿外套是否受損；檢查拉板、拉板連接件是否損壞。

2.3 因?yàn)樵谧儔浩鞫搪窌r(shí)，壓板與夾件之間可能發(fā)生位移，使壓板與壓釘上鐵軛的接地連接片拉斷或過電流燒損，所以對(duì)于繞組壓板，除了檢查壓釘、壓板的受損外，還應(yīng)檢查繞組與壓釘及上鐵軛的接地連接是否可靠。

3 變壓器油及氣體的分析。

變壓器遭受短路沖擊后，在氣體繼電器內(nèi)可能會(huì)積聚大量氣體，因此在變壓器事故后可以取氣體繼電器內(nèi)的氣體和對(duì)變壓器內(nèi)部的油進(jìn)行化驗(yàn)分析，即可判斷事故的性質(zhì)。

4 變壓器短路故障處理中應(yīng)注意的事項(xiàng)

4.1 更換絕緣件時(shí)應(yīng)保證絕緣件的性能。

處理時(shí)對(duì)所更換的絕緣件應(yīng)測(cè)試其性能，且符合要求方可使用。特別對(duì)引線支架木塊的絕緣應(yīng)引起重視。木塊在安裝前應(yīng)置于80℃左右的熱變壓器油中浸漬一段時(shí)間，以保證木塊的絕緣。

4.2 變壓器絕緣測(cè)試應(yīng)在變壓器注油靜止24小時(shí)后進(jìn)行。

由于某些受潮的絕緣件在熱油浸泡較長(zhǎng)時(shí)間后，水分會(huì)擴(kuò)散到絕緣的表面，如果注油后就試驗(yàn)往往絕緣缺陷檢查不出來。例如一臺(tái)31.5MVA的110kV變壓器低壓側(cè)在處理時(shí)更換了kV銅排的一塊支架木塊，變壓器注油后試驗(yàn)一切正常，10kV低壓側(cè)對(duì)鐵芯、夾件及地絕緣電阻減小為約1MΩ。后經(jīng)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)10kV銅排的支架木塊絕緣非常低。因此絕緣測(cè)試應(yīng)在變壓器注油靜止24小時(shí)后進(jìn)行較為可靠。

4.3 鐵芯回裝應(yīng)注意其尖角。

在回裝上鐵軛時(shí)，應(yīng)注意鐵芯芯片的尖角，并及時(shí)測(cè)量油道間絕緣，特別是要注意油道處的芯片尖角，要防止芯片搭接造成鐵芯多點(diǎn)接地。例如一臺(tái)120MVA的220kV變壓器，在低壓側(cè)更換繞組回裝上鐵軛時(shí)，由于在回裝時(shí)沒有注意芯片尖角，又沒有及時(shí)測(cè)量油道間絕緣，安裝完畢后測(cè)量油道間絕緣為0，最后花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間才找到是由于鐵芯芯片尖角短接了油道。

4.4 更換抗短路能力較強(qiáng)的繞組材料，改進(jìn)結(jié)構(gòu)。

變壓器繞組的機(jī)械強(qiáng)度主要是由下面兩個(gè)方面決定的：一是由繞組自身結(jié)構(gòu)的因素決定的繞組機(jī)械強(qiáng)度；二是繞組內(nèi)徑側(cè)的支撐及繞組軸向壓緊結(jié)構(gòu)和拉板、夾件等制作工藝所決定的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)前，大多數(shù)變壓器廠家采用半硬銅線或自粘性換位導(dǎo)線來提高繞組的自身抗短路能力，采用質(zhì)量更好的硬紙板筒或增加撐條的數(shù)量來提高繞組受徑向力的能力，并采用拉板或彈簧壓釘?shù)忍岣呃@組受軸向力的能力。作為電力變壓器的技術(shù)部門，在簽訂變壓器銷售合同前的技術(shù)論證時(shí)和變壓器繞組更換時(shí)，應(yīng)對(duì)繞組的抗短路能力進(jìn)行充分考察，并予以足夠重視。

4.5 變壓器的干燥。

由于變壓器受短路沖擊后一般需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行檢修，為防止變壓器受潮，可以采取兩種措施：

一是在每天收工前將變壓器扣罩，使用真空泵對(duì)變壓器進(jìn)行抽真空，以抽去變壓器器身表面的游離水，第二天開工時(shí)，使用干燥的氮?dú)饣蚋稍锟諝饨獬婵眨话阕儔浩髟跈z修后熱油循環(huán)24小時(shí)即可直接投入運(yùn)行；

二是每天收工后，對(duì)變壓器采取防雨措施，在工作全部完工后，對(duì)變壓器采用熱油噴淋法進(jìn)行干燥，這種方法一般需要7-10天的時(shí)間。

此外，在變壓器發(fā)生短路故障后，除了按照常規(guī)項(xiàng)目對(duì)變壓器進(jìn)行試驗(yàn)外，應(yīng)重點(diǎn)結(jié)合變壓器油、氣體繼電器內(nèi)氣體、繞組直流電阻、繞組電容量、繞組變形測(cè)量的試驗(yàn)結(jié)果判斷分析故障的性質(zhì)，并檢查繞組的變形、鐵芯及夾件的位移與松動(dòng)情況，然后確定對(duì)變壓器的處理方案及應(yīng)采取的預(yù)防措施。在因變壓器短路故障造成繞組嚴(yán)重變形需要更換繞組時(shí)，應(yīng)注意鐵芯芯片的回裝、所有絕緣件的烘干、變壓器油的處理及變壓器的整體干燥。

5 減少變壓器因短路電流作用損壞擬采取的措施

5.1 對(duì)變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，以防患于未然

大型變壓器的運(yùn)行可靠性，首先取決于其結(jié)構(gòu)和制造工藝水平，其次是在運(yùn)行過程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種試驗(yàn)，及時(shí)掌握設(shè)備的工況。要了解變壓器的機(jī)械穩(wěn)定性，可通過承受短路試驗(yàn)，針對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)加以改進(jìn)，以確保對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)做到心中有數(shù)

5.2 加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，使用可靠的短路保護(hù)系統(tǒng)

運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)變壓器的檢查和維護(hù)保修管理工作，以保證變壓器處于良好的運(yùn)行狀況，并采取相應(yīng)措施，降低出口和近區(qū)短路故障的幾率。為盡量避免系統(tǒng)的短路故障，對(duì)于已投運(yùn)的變壓器，首先配備可靠的供保護(hù)系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng)，以保證保護(hù)動(dòng)作的正確性；其次，應(yīng)盡量對(duì)因短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢查，可用頻率響應(yīng)法測(cè)試技術(shù)測(cè)量變壓器受到短路跳閘沖擊后的狀況，根據(jù)測(cè)試結(jié)果有目的地進(jìn)行吊罩檢查，這樣就可有效地避免重大事故的發(fā)生。結(jié)語(yǔ)

變壓器能否承受各種短路電流主要取決于變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝，且與運(yùn)行管理、運(yùn)行條件及施工工藝水平等方面有很大的關(guān)系，變壓器短路事故對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行危害極大，為避免事故的發(fā)生，應(yīng)從多方面采取有效的控制措施，以保證變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]董學(xué)廣,電力變壓器動(dòng)穩(wěn)定破壞的分析和對(duì)策[J].變壓器，2002（12）.

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[3]徐亞男.電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估方法的研究[D].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)，2010.