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[电工学论文]变压器出口短路的危害及预防措施
[日期:2009-07-19] 来源:咔咔挠收集整理 作者: [字体:大 中 小]

摘要: 本文介绍了变压器发生出口短路的危害, 从技术和管理两个方面论述了预防变压 器出口短路的措施。

关键词:预防 变压器 出口短路 措施

一、概述

电力变压器是电力网的核心设备之一, 因而其稳定、 可靠运行将对电力系统安全起到非 常重要的作用。然而,由于设计制造技术、工艺以及运行维护水平的限制,变压器的故障还 是时有发生, 尤其是近年来逐步引起人们重视的变压器近区或出口短路 (以下简称出口短路) 故障,大大影响了电力系统的安全稳定运行。 统计资料表明,在变压器的损坏的原因中,80%以上是由于变压器发生了出口短路的 大电流冲击造成的。 因此, 加强变压器的运行维护, 采取切实有效措施防止变压器出口短路, 对确保变压器的安全稳定运行有重要的意义。 例如 2003 年 8 月 6 日 220KV GY 变电站, 35KV 线路因树木过高造成线路间歇接地, 引起 35KV 母线过电压,过电压击穿了变压器的出口开关 A 相绝缘拉杆,加上继电保护整定 有误,使得变压器出口长时间短路,结果造成 220KV 主变压器一台损坏、一台严重受损的 事故。 再如 2003 年 5 月 13 日 110KV YP 变电站,35KV 线路因钓鱼甩线造成线路瞬间接地, 引起 35KV 母线过电压,过电压击穿了母线支柱瓷瓶,35KV 出口开关因继电保护接线松动 而拒动,经约 2 秒种后,变压器后备保护才将变压器切除,结果造成变压器 35KV 线圈严重 变形。

二、变压器出口短路的危害

电力变压器在发生出口短路时的电动力和机械力的作用下, 绕组的尺寸或形状发生不可 逆的变化,产生绕组变形。绕组变形包括轴向和径向尺寸的变化,器身位移,绕组扭曲、鼓

包和匝间短路等,是电力系统安全运行的一大隐患。变压器统组变形后;有的会立即发生损 坏事故, 更多的则是仍能继续运行一段时间, 运行时间的长短取决于变形的严重程度和部部 位。显然,这种变压器是带“病”运行,具有故障隐患。这是因为: 1、绕组机械性能下降,当再次遭受到短路电流冲击时,将承受不住巨大的冲击电动力 的作用而发生损坏事故。例如,某台 40MVA、110kV 的电力变压器,低压侧遭受短路冲击 后,常规试验设有发现异常现象;投入运行后 1 年,在一次短路事故中损坏。 2、绝缘距离发生变化,或固体绝缘受到损伤,导致局部放电发生。当遇到过电压作用 时,绕组便有可能发生饼间或匝间短路导致变压器绝缘击穿事故。或者在正常运行电压下, 因局部放电的长期作用, 绝缘损伤部位逐渐扩大, 最终导致变压器发生绝缘击穿事故。 例如, 某台 150MVA、220kV 的电力变压器,低压侧短路后,用常规试验方法没有发现问题,投入 运行后 6 个月,突然发生损坏事故。 3、累积效应,运行经验表明,运行变压器一旦发生绕组变形,将导致累积效应,出现 恶性循环。例如,某台 31.5MVA、 110kV 的电力变压器,在运行的 5 年中, 10kV 侧曾遭 受多次冲击,经吊罩检查发现其内部绕组已存在严重变形现象。若不是及时发现绕组变形; 很难说在什么时候这台电力变压器就会发生事故。再如,某变电站的一台 40MVA、110kV 电力变压器发生短路后速断保护跳开三侧断路器,经预防性试验合格再投运 1 个月后,油 中特征气体增长。一停运检修发现 35kV 绕组已整体变形,包括 10kV 绕组多处有露铜,导 线有烧融现象。因此,对于绕组已有变形但仍在运行的电力变压器来说,虽然并不意味着会 立即发生绝缘击穿事故,但根据变形情况不同;当再次遭受并不大的过电流或过电压,甚至 在正常运行的铁磁振动作用下;也可能导致绝缘击穿事故。所以,在有的所谓“雷击”或“突 发”事故中,很可能隐藏着绕组变形协故障因素。 三、防止变压器出口短路的技术措施 1.变压器的中低压侧加装绝缘热缩套。对变压器的中、低压侧电压等级是 35KV 及以 下的,只要其出线采用的是硬母线,可以从变压器出口接线桩头一直到开关柜的母线,包括 开关室内高压开关柜底部母排,全部加装绝缘热缩套。如果采用的是软母线,可在变压器出 口接线桩头和穿墙套管附近加装绝缘热缩套。 这样可有效防止小动物等造成的变压器出口短 路。

2.对变压器的中、低压侧为 35KV 或 10KV 电压等级的变压器,由于其属于中性点属 于小电流接地系统, 所以要采取有效措施防止单相接地时发生谐振过电压, 从而引起绝缘击 穿,造成变压器的出口短路。防止单相接地时发生谐振过电压的措施有: 电压互感器的二次开口三角加装消谐器, 如微电脑控制的电子消谐器。 我们使用的是 W NX III 型系列微电脑多功能消谐装置,是抑制铁磁谐振过电压,保护高压熔丝、电压互感 器免遭损坏的最理想的自动保护装置。它是当代电力电子技术和微电脑技术相结合的产物, 具有消谐能力强、功能齐全、抗干扰性能好、可靠性高、运行时不改变一、二次接线,并且 无需对装置整定,使用方便。 电压互感器的一次中性点对地加装小电阻或者非线性消谐电阻。我们加装的是 LXQ(D) -10 和 LXQ(D)-35 非线性电阻。 对电容电流超过规程标准的,加装消弧线圈或者自动调协消弧线圈。 3.对变压器中低压侧的支柱瓷瓶,包括高压开关柜可更换爬距较大的防污瓷瓶,或者 涂刷常温固化硅橡胶防污闪涂料(RTV),防止绝缘击穿造成的变压器出口短路。常温固化硅 橡胶防污闪涂料应满足 DL/T627—1997 标准。 4.将变压器中低压侧的开关更换为开断容量更大的开关,防止因开断容量不足引起开 关爆炸造成的变压器出口短路。 5.对变压器、母线及线路避雷器要全部更换为性能良好的氧化锌避雷器,提高设备的 过电压水平。 6.不断完善变压器的保护配置。变压器的继电保护尽量采取微机化,双重化,尽可能 安装母线差动保护,失灵保护,提高保护动作的可靠性,灵敏性和速动性。变压器的中低压 侧应配置限时速断保护,动作时间应<0.5 秒。确保在变压器发生出口短路时,可靠、快速 切除故障,减小出口短路对变压器的冲击和损害。 7.对进线为双电源备用电源自投的 110KV 变电站,要采取措施防止备用电源自投对故 障变压器的再次冲击。

四、防止变压器出口短路的管理措施 1.加强变压器保护的年检以及继电保护的定值、保护压板的管理工作,确保其动作的 正确性,杜绝故障时因保护拒动对变压器造成的损害。 2.科学合理的计算保护定值,消除保护“死区”,快速切除流过变压器的故障电流。例 如,对于变压器的过流保护(后备保护),应该缩短动作时间,在满足与下一级保护配合的 选择性条件下,越短越好,最长也不应该大于 2s,以减小过电流对变压器的冲击。对于终 端变电所,电源测线路保护定值可延伸到终端变的变压器内部,以增加保护动作的可靠性。 3.对抗外部短路强度较差的变压器或者受过出口短路冲击发生变形的变压器,对于系 统短路跳闸后的自动重合或强行投运,应看到其不利的因素。因此,应根据短路故障是否能 瞬时自动消除的概率,对近区架空线(如 2km 以内)或电缆线路取消使用自动重合闸,或 适当延长合闸间隔时间以减少因重合闸不成而带来的危害, 并且尽量对短路跳闸的变压器进 行试验检查。否则有时会加剧变压器的损坏程度,甚至失去重新修复的可能。 4.加强对线路的巡视,发现长高的树木等及时砍伐,防止线路接地造成的变压器出口 短路或者引起的过电压。 5.加强电缆构封堵,严防小动物进入开关室,避免小动物引起的单相接地造成变压器 的出口短路,也避免其引起的过电压对变压器的损害。 6.对于全封闭的开关室,加装排气扇通风,或者安装抽湿机,始终保持开关室的干燥, 防止设备凝露及污闪事故造成的变压器出口短路。 7.加强对变压器出口处避雷器的预试和运行维护,确保其对因雷击等产生的过电压的 吸收,防止避雷器损坏造成的变压器出口短路。 8.加强变电设备的运行管理,及时发现设备缺陷,保证变压器的正常运行。 9.加强技术监督工作,严禁设备超周期运行,对室内母线及瓷瓶定期清扫,及时进行 耐压试验,确保设备绝缘良好。

10.每年安排 2 次以上的设备红外线普测,积极开展避雷器在线监测、绝缘在线监测、 高压开关 SF6 气体在线监测等项目,及时掌握设备运行状况。 11.对新投运的变压器和未作过变形测试的变压器全部做一次变形测试,保留测试数 据,这样,在变压器遭受出口短路冲击后,可以此作为基础数据判断变压器变形程度,认定 变压器能否继续运行。对未发生明显绕组变形的变压器,及时投入运行,不仅节省了大量的 人力、物力和财力,还大大缩短了检修周期。 12.加强电网规划、建设的科学管理,合理安排运行方式,限制短路电流,减小出口 短路对变压器造成的损害。
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