淺談變壓器提高抗短路能力的工藝措施

柴建功 張勇

摘 要：電力變壓器是傳輸、分配電能的樞紐，是電力網(wǎng)的核心元件，其可靠運行不僅關(guān)系到廣大用戶的電能質(zhì)量，也關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全運行。變壓器運行期間，常會遇到過電壓、高溫以及過電流等惡劣情況，提高變壓器繞組抗短路能力，對國內(nèi)外的變壓器制造行業(yè)一直是值得深入研究和認(rèn)真對待的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：變壓器繞組；短路；工藝

變壓器繞組在整個運行壽命期間，不可避免地要受到短路電磁力的多次沖擊。隨著變壓器電壓等級的不斷提高，系統(tǒng)容量和變壓器單臺容量的不斷增大，在變壓器短路阻抗一定的條件下，短路電磁力對變壓器的威脅將更加嚴(yán)重。為了確保變壓器的安全、可靠運行，必須設(shè)法提高變壓器繞組的抗短路能力。近幾年來我國電力部門的運行實踐表明，不論是國內(nèi)廠家生產(chǎn)的變壓器，還是從國外進口的變壓器，在短路電磁力的沖擊下，仍然有很多因繞組的抗短路能力不夠而導(dǎo)致的電力事故發(fā)生。因此變壓器繞組抗短路能力的提高，對國內(nèi)外的變壓器制造行業(yè)來說，仍是一個值得深入研究和認(rèn)真對待的技術(shù)難題。

1 繞組制造及套裝工藝方面的措施

⑴繞組的繞制。當(dāng)繞組線餅輻向墊條填充厚度超過20mm時要采用成型層壓件，或者把填充輻向尺寸的層間墊條、內(nèi)徑墊條和外徑墊條入烘干爐干燥，排除墊條內(nèi)的水分，出爐后對墊條進行浸變壓器油處理。入爐時間不少于8h，溫度在80～100℃。當(dāng)電磁線的裸導(dǎo)體厚度小于2mm、匝絕緣厚度超過整根導(dǎo)線總厚度的50%時，在繞制繞組前要對電磁線進行預(yù)處理：把電磁線入烘干爐干燥，入爐時間不少于8h，溫度為80～100℃。這樣一方面可以排除匝絕緣內(nèi)的水分，繞制時線餅輻向尺寸緊實另一方面可以減輕繞制過程中匝絕緣之間的摩擦必要時可以抽真空處理。繞制繞組時，必須采用拉緊裝置拉緊導(dǎo)線。低壓單螺旋要對外徑側(cè)的4～6根導(dǎo)線進行拉緊，連續(xù)式線圈要對全部導(dǎo)線進行軸向和輻向壓緊，高壓線圈要對全部導(dǎo)線拉緊。繞制反餅臨時段時，也要使用拉緊裝置，以便使線匝平整。同餅導(dǎo)線用兩手指沿輻向拉時，不得有縫隙，即不得超過寬10mm，厚0.2mm。嚴(yán)格控制輻向尺寸，要符合圖紙上的技術(shù)要求不可因為輻向尺寸達不到圖紙要求，就降低繞制過程中的拉緊力和拉緊的導(dǎo)線根數(shù)，決不可以把線餅間起連接作用的換位找松。當(dāng)采用的電磁線裸導(dǎo)體厚度≤2mm、匝絕緣占導(dǎo)線總厚度的50%以上而線餅匝數(shù)在20匝以上時，采用全部繞制正餅的方法（即反餅也繞制成正餅），線餅間的連接采用糾結(jié)連接的方法。為了保證線段圓整，絕緣撐條要沿圓周均勻分布，撐條間距偏差不超過±3mm。對于繞組采用普通紙包扁線的，當(dāng)撐條間距大于150mm時，在主撐條間加放臨時輔助撐條；對于繞組采用紙包組合線和換位導(dǎo)線的，當(dāng)撐條間距大于200mm時，在主撐條間加放臨時輔助撐條。線圈出頭及端部線餅全部用具有熱縮性的收縮帶打竹節(jié)扣綁扎，并且要綁扎緊實牢固。特別是低壓和調(diào)壓螺旋式線圈，更要加強綁扎，出頭前、后各3個撐條間隔內(nèi)均要綁扎。當(dāng)撐條間距大于15mm時，每間隔綁扎2道，每道至少6層。對于連續(xù)式（內(nèi)屏蔽連續(xù)式）、糾結(jié)式和單螺旋式線圈至少綁扎3個線餅；對于雙螺旋、三螺旋或多螺旋式線圈至少綁扎3匝，沿圓周每3個間隔綁扎1處。并且線圈出爐后還要再次進行緊固打結(jié)綁扎，保證綁扎帶不松動。

⑵繞組干燥處理。線圈采用抽真空恒壓干燥，以保證繞組的軸向尺寸穩(wěn)定。干燥時間不少于2h，尤其是要特別注意線圈預(yù)熱時間不可少于6h，因為經(jīng)過大量的實測數(shù)據(jù)表明：變壓器線圈在整個恒壓干燥過程中軸向尺寸收縮的80%以上是在預(yù)熱階段實現(xiàn)的。嚴(yán)格控制線圈的軸向尺寸，每個線圈的軸向尺寸公差要嚴(yán)格控制在±2mm，同一相但不同繞組線圈的軸向尺寸互差小于3mm，以便線圈均勻壓緊。如果達不到圖紙要求尺寸，則在設(shè)計指定的區(qū)域調(diào)節(jié)油隙墊塊。用于調(diào)節(jié)的墊塊也要隨線圈入爐進行恒壓干燥處理。線圈恒壓干燥后要在4h內(nèi)完成線圈的再次整理工作，否則要重新入爐干燥處理。

⑶整體套裝與器身裝配。繞組套裝要緊實，繞組在下落過程中要能聽到繞組絕緣撐條與紙筒間的摩擦聲，尤其是內(nèi)側(cè)繞組要撐緊，各撐條均不得懸空，否則要增加調(diào)節(jié)紙板或增加油隙撐條的厚度（增加撐條厚度比增加調(diào)節(jié)紙板厚度用料少，成本低，經(jīng)濟效益好）。各繞組撐條和油隙撐條沿輻向要相互對齊，偏差小于5mm，繞組墊塊與上下端圈墊塊要相互對齊，偏差小于5mm，保證軸向壓緊力的傳遞。在對器身進行壓緊后，各壓釘要均勻擰緊，不可擰緊一個完全到位，再擰緊下一個，以免造成繞組局部變形。

2 對變壓器進行短路試驗，并加強現(xiàn)場運行維護

大型變壓器的運行可靠性，首先取決于其結(jié)構(gòu)和制造工藝水平，其次是在運行過程中對設(shè)備進行各種試驗，及時掌握設(shè)備的工況。要了解變壓器的機械穩(wěn)定性，可通過承受短路試驗，針對其薄弱環(huán)節(jié)加以改進，以確保對變壓器結(jié)構(gòu)強度設(shè)計時做到心中有數(shù)?，F(xiàn)場進行變壓器的安裝時，必須嚴(yán)格按照廠家說明和規(guī)范要求進行施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對發(fā)現(xiàn)的隱患必須采取相應(yīng)措施加以消除。運行維護人員應(yīng)加強變壓器的檢查和維護保修管理工作，以保證變壓器處于良好的運行狀況，并采取相應(yīng)措施，降低變壓器母線和距變壓器較近區(qū)域短路故障的幾率。

3 結(jié)束語

以上介紹了有關(guān)生產(chǎn)制造大型變壓器時，提高繞組抗短路能力的具體措施，其中的繞組制造中有關(guān)電磁線和絕緣件的預(yù)處理也是多年的制造中總結(jié)出來的行之有效的方法措施。變壓器能否承受各種短路電流，除了取決于變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝，也與運行管理、運行條件及施工工藝水平等方面有著密不可分的關(guān)系，變壓器短路事故對電網(wǎng)系統(tǒng)的運行危害極大，為避免事故的發(fā)生，應(yīng)從多方而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)定運行。