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(yùn)行不僅關(guān)系到廣大用戶的電能質(zhì)量，也關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。變壓器運(yùn)行期間，常會(huì)遇到過(guò)電壓、高溫以及過(guò)電流等惡劣情況，提高變壓器繞組抗短路能力，對(duì)國(guó)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(duì)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(gè)運(yùn)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(jí)的不斷提高，系統(tǒng)容量和變壓器單臺(tái)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(duì)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(yùn)行，必須設(shè)法提高變壓器繞組的抗短路能力。近幾年來(lái)我國(guó)電力部門(mén)的運(yùn)行實(shí)踐表明，不論是國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的變壓器，還是從國(guó)外進(jìn)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(duì)國(guó)內(nèi)外的變壓器制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，仍是一個(gè)值得深入研究和認(rèn)真對(duì)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(guò)20mm時(shí)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(duì)墊條進(jìn)行浸變壓器油處理。入爐時(shí)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(guò)整根導(dǎo)線總厚度的50%時(shí)，在繞制繞組前要對(duì)電磁線進(jìn)行預(yù)處理：把電磁線入烘干爐干燥，入爐時(shí)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(shí)線餅輻向尺寸緊實(shí)另一方面可以減輕繞制過(guò)程中匝絕緣之間的摩擦必要時(shí)可以抽真空處理。繞制繞組時(shí)，必須采用拉緊裝置拉緊導(dǎo)線。低壓?jiǎn)温菪獙?duì)外徑側(cè)的4～6根導(dǎo)線進(jìn)行拉緊，連續(xù)式線圈要對(duì)全部導(dǎo)線進(jìn)行軸向和輻向壓緊，高壓線圈要對(duì)全部導(dǎo)線拉緊。繞制反餅臨時(shí)段時(shí)，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(shí)，不得有縫隙，即不得超過(guò)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?yàn)檩椣虺叽邕_(dá)不到圖紙要求，就降低繞制過(guò)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(shí)，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(guò)±3mm。對(duì)于繞組采用普通紙包扁線的，當(dāng)撐條間距大于150mm時(shí)，在主撐條間加放臨時(shí)輔助撐條；對(duì)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(shí)，在主撐條間加放臨時(shí)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(shí)牢固。特別是低壓和調(diào)壓螺旋式線圈，更要加強(qiáng)綁扎，出頭前、后各3個(gè)撐條間隔內(nèi)均要綁扎。當(dāng)撐條間距大于15mm時(shí)，每間隔綁扎2道，每道至少6層。對(duì)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(gè)線餅；對(duì)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(gè)間隔綁扎1處。并且線圈出爐后還要再次進(jìn)行緊固打結(jié)綁扎，保證綁扎帶不松動(dòng)。

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(shí)間不少于2h，尤其是要特別注意線圈預(yù)熱時(shí)間不可少于6h，因?yàn)榻?jīng)過(guò)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明：變壓器線圈在整個(gè)恒壓干燥過(guò)程中軸向尺寸收縮的80%以上是在預(yù)熱階段實(shí)現(xiàn)的。嚴(yán)格控制線圈的軸向尺寸，每個(gè)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(dá)不到圖紙要求尺寸，則在設(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)，繞組在下落過(guò)程中要能聽(tīng)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(jì)效益好）。各繞組撐條和油隙撐條沿輻向要相互對(duì)齊，偏差小于5mm，繞組墊塊與上下端圈墊塊要相互對(duì)齊，偏差小于5mm，保證軸向壓緊力的傳遞。在對(duì)器身進(jìn)行壓緊后，各壓釘要均勻擰緊，不可擰緊一個(gè)完全到位，再擰緊下一個(gè)，以免造成繞組局部變形。

2 對(duì)變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)

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(guò)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(guò)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)。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行變壓器的安裝時(shí)，必須嚴(yán)格按照廠家說(shuō)明和規(guī)范要求進(jìn)行施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的隱患必須采取相應(yīng)措施加以消除。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(yǔ)

以上介紹了有關(guān)生產(chǎn)制造大型變壓器時(shí)，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(lái)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(jì)和制造工藝，也與運(yùn)行管理、運(yùn)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(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(yùn)行。