一、概述
電力變壓器是電力網(wǎng)的核心設(shè)備之一,因而其穩(wěn)定、可靠運(yùn)行將對電力系統(tǒng)安全起到非常重要的作用。然而,由于設(shè)計(jì)制造技術(shù)、工藝以及運(yùn)行維護(hù)水平的限制,變壓器的故障還是時有發(fā)生,尤其是近年來逐步引起人們重視的變壓器近區(qū)或出口短路(以下簡稱出口短路)故障,大大影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
統(tǒng)計(jì)資料表明,在變壓器的損壞的原因中,80%以上是由于變壓器發(fā)生了出口短路的大電流沖擊造成的。因此,加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行維護(hù),采取切實(shí)有效措施防止變壓器出口短路,對確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要的意義。
例如2003年8月6日220KV GY變電站, 35KV線路因樹木過高造成線路間歇接地,引起35KV母線過電壓,過電壓擊穿了變壓器的出口開關(guān)A相絕緣拉桿,加上繼電保護(hù)整定有誤,使得變壓器出口長時間短路,結(jié)果造成220KV主變壓器一臺損壞、一臺嚴(yán)重受損的事故。
再如2003年5月13日110KV YP變電站,35KV線路因釣魚甩線造成線路瞬間接地,引起35KV母線過電壓,過電壓擊穿了母線支柱瓷瓶,35KV出口開關(guān)因繼電保護(hù)接線松動而拒動,經(jīng)約2秒種后,變壓器后備保護(hù)才將變壓器切除,結(jié)果造成變壓器35KV線圈嚴(yán)重變形。
二、變壓器出口短路的危害
電力變壓器在發(fā)生出口短路時的電動力和機(jī)械力的作用下,繞組的尺寸或形狀發(fā)生不可逆的變化,產(chǎn)生繞組變形。繞組變形包括軸向和徑向尺寸的變化,器身位移,繞組扭曲、鼓包和匝間短路等,是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的一大隱患。變壓器統(tǒng)組變形后;有的會立即發(fā)生損壞事故,更多的則是仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時間,運(yùn)行時間的長短取決于變形的嚴(yán)重程度和部部位。顯然,這種變壓器是帶“病”運(yùn)行,具有故障隱患。這是因?yàn)椋?BR>1、繞組機(jī)械性能下降,當(dāng)再次遭受到短路電流沖擊時,將承受不住巨大的沖擊電動力的作用而發(fā)生損壞事故。例如,某臺40MVA、110kV的電力變壓器,低壓側(cè)遭受短路沖擊后,常規(guī)試驗(yàn)設(shè)有發(fā)現(xiàn)異,F(xiàn)象;投入運(yùn)行后1年,在一次短路事故中損壞。
2、絕緣距離發(fā)生變化,或固體絕緣受到損傷,導(dǎo)致局部放電發(fā)生。當(dāng)遇到過電壓作用時,繞組便有可能發(fā)生餅間或匝間短路導(dǎo)致變壓器絕緣擊穿事故;蛘咴谡_\(yùn)行電壓下,因局部放電的長期作用,絕緣損傷部位逐漸擴(kuò)大,最終導(dǎo)致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故。例如,某臺150MVA、220kV的電力變壓器,低壓側(cè)短路后,用常規(guī)試驗(yàn)方法沒有發(fā)現(xiàn)問題,投入運(yùn)行后6個月,突然發(fā)生損壞事故。
3、累積效應(yīng),運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,運(yùn)行變壓器一旦發(fā)生繞組變形,將導(dǎo)致累積效應(yīng),出現(xiàn)惡性循環(huán)。例如,某臺31.5MVA、 110kV的電力變壓器,在運(yùn)行的5年中, 10kV側(cè)曾遭受多次沖擊,經(jīng)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部繞組已存在嚴(yán)重變形現(xiàn)象。若不是及時發(fā)現(xiàn)繞組變形;很難說在什么時候這臺電力變壓器就會發(fā)生事故。再如,某變電站的一臺40MVA、110kV電力變壓器發(fā)生短路后速斷保護(hù)跳開三側(cè)斷路器,經(jīng)預(yù)防性試驗(yàn)合格再投運(yùn) 1個月后,油中特征氣體增長。一停運(yùn)檢修發(fā)現(xiàn) 35kV繞組已整體變形,包括10kV繞組多處有露銅,導(dǎo)線有燒融現(xiàn)象。因此,對于繞組已有變形但仍在運(yùn)行的電力變壓器來說,雖然并不意味著會立即發(fā)生絕緣擊穿事故,但根據(jù)變形情況不同;當(dāng)再次遭受并不大的過電流或過電壓,甚至在正常運(yùn)行的鐵磁振動作用下;也可能導(dǎo)致絕緣擊穿事故。所以,在有的所謂“雷擊”或“突發(fā)”事故中,很可能隱藏著繞組變形協(xié)故障因素。
三、防止變壓器出口短路的技術(shù)措施
1.變壓器的中低壓側(cè)加裝絕緣熱縮套。對變壓器的中、低壓側(cè)電壓等級是35KV及以下的,只要其出線采用的是硬母線,可以從變壓器出口接線樁頭一直到開關(guān)柜的母線,包括開關(guān)室內(nèi)高壓開關(guān)柜底部母排,全部加裝絕緣熱縮套。如果采用的是軟母線,可在變壓器出口接線樁頭和穿墻套管附近加裝絕緣熱縮套。這樣可有效防止小動物等造成的變壓器出口短路。
2.對變壓器的中、低壓側(cè)為35KV或10KV電壓等級的變壓器,由于其屬于中性點(diǎn)屬于小電流接地系統(tǒng),所以要采取有效措施防止單相接地時發(fā)生諧振過電壓,從而引起絕緣擊穿,造成變壓器的出口短路。防止單相接地時發(fā)生諧振過電壓的措施有:
電壓互感器的二次開口三角加裝消諧器,如微電腦控制的電子消諧器。我們使用的是WNX III型系列微電腦多功能消諧裝置,是抑制鐵磁諧振過電壓,保護(hù)高壓熔絲、電壓互感器免遭損壞的最理想的自動保護(hù)裝置。它是當(dāng)代電力電子技術(shù)和微電腦技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,具有消諧能力強(qiáng)、功能齊全、抗干擾性能好、可靠性高、運(yùn)行時不改變一、二次接線,并且無需對裝置整定,使用方便。
電壓互感器的一次中性點(diǎn)對地加裝小電阻或者非線性消諧電阻。我們加裝的是LXQ(D)-10和LXQ(D)-35非線性電阻。
對電容電流超過規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)的,加裝消弧線圈或者自動調(diào)協(xié)消弧線圈。
3.對變壓器中低壓側(cè)的支柱瓷瓶,包括高壓開關(guān)柜可更換爬距較大的防污瓷瓶,或者涂刷常溫固化硅橡膠防污閃涂料(RTV),防止絕緣擊穿造成的變壓器出口短路。常溫固化硅橡膠防污閃涂料應(yīng)滿足DL/T627—1997標(biāo)準(zhǔn)。
4.將變壓器中低壓側(cè)的開關(guān)更換為開斷容量更大的開關(guān),防止因開斷容量不足引起開關(guān)爆炸造成的變壓器出口短路。
5.對變壓器、母線及線路避雷器要全部更換為性能良好的氧化鋅避雷器,提高設(shè)備的過電壓水平。
6.不斷完善變壓器的保護(hù)配置。變壓器的繼電保護(hù)盡量采取微機(jī)化,雙重化,盡可能安裝母線差動保護(hù),失靈保護(hù),提高保護(hù)動作的可靠性,靈敏性和速動性。變壓器的中低壓側(cè)應(yīng)配置限時速斷保護(hù),動作時間應(yīng)<0.5秒。確保在變壓器發(fā)生出口短路時,可靠、快速切除故障,減小出口短路對變壓器的沖擊和損害。
7.對進(jìn)線為雙電源備用電源自投