220kV變壓器短路故障分析

李?娜?李?鵬

國網萊蕪供電公司

220kV變壓器短路故障分析

李?娜?李?鵬

國網萊蕪供電公司

電力工業是國民經濟的基礎工業，是國家發展戰略中的重點和先行產業。變壓器作為電力工業中非常重要的組成部分，在發電、輸電、配電、電能轉換和電能消耗等各個環節都起著至關重要的作用，是電工行業的主要組成部分之一，也是國家經濟持續發展和國家安全獲取清潔能源的重要保障手段，在國民經濟中占有非常重要的地位。在實際應用中要及時的分析出變壓器短路故障的原因所在，及時做出處理，提高電力系統的穩定性。基于此本文分析了220kV變壓器短路故障。

220kV變壓器；短路故障；優化

1、概況

受惡劣天氣影響，供電局某220kV變電站站外雜草被大風刮起，散落至運行中的高壓設備，造成＃1主變變中跨線A相故障，后發展為A、B兩相接地故障，短路電流達6.20kA，致使＃1主變繞組嚴重變形，無法繼續使用。

該主變型號為SFSZ9-180000／220，7.5%，冷卻方式為ODA。

2、220kV變壓器短路故障原因

故障發生時變電站所在區域為雷雨大風天氣，站外雜草被大風刮起，散落至運行中的設備構架上，導致＃1主變變中構架上絕緣擊穿，是設備故障的直接原因。但變壓器受外部短路電流沖擊是誘因，變壓器本身抗短路能力不足是主因。經分析驗證，該變壓器存在以下結構缺陷，導致其抗短路能力不足。

(1)變壓器抗短路能力不足。設備故障時，流過A、B、C相中壓繞組短路電流分別為5.64、6.20、2.59kA，但經生產廠家核算其抗短路能力僅為4.7kA。一般來講，該類型變壓器的抗短路水平應在6.3kA以上。

(2)壓板未采用整壓板(如圖1所示)，降低了繞組的壓緊力，易造成繞組縱向失穩變形；窗口位置壓板沒有有效壓緊支撐，對繞組窗口位置沒有形成有效壓緊。從A相故障可知，正是壓板斷裂進一步擴大了繞組損壞程度。

圖1 A相中低壓壓板斷裂

(3)繞組未采用繞線內紙筒，加上導線的屈服強度不足，造成繞組徑向失穩鼓包。

(4)由中壓三相繞組均存在不同程度縱向失穩(如圖2所示)以及絕緣破損可知，采用的非自粘換位導線縱向失穩許用應力較低，易造成繞組縱向失穩變形而釀成事故。

圖2 中壓繞組線餅縱向失穩絕緣紙破損點

3、變壓器短路故障的處理對策

3.1 大力提高低壓線圈強度

為提高幅向強度，低壓內支撐應采用高強度的厚硬紙筒，繞線力求緊固，少留裕度，以控制幅向在短路作用下的壓縮量，減少幅向變形損壞，為提高軸向強度，設計時對低壓線圈應加大股線尺寸，減少股數、提高導線強度。線圈設內外撐條，增加撐條數量以減小等分，采用整塊密化處理，線圈浸漆加固工藝及恒溫干燥處理工藝等從各方面設法提高線圈剛度，降低線圈軸向彈性。此外盡可能不用螺旋繞組結構而選用其他強度更好的繞組結構。

3.2 線圈壓緊裝置設計

應牢記應以可靠性為大前提，當要求的參數與之矛盾時，應服從于可靠性要求，產品設計要適應工廠的實際工藝條件和我國材質情況，適應電網運行工況要求和安裝維護的需要。我們要求壓緊裝置應恢復老型變壓器行之有效的結構，廢除絕緣壓板，恢復鋼壓板。在新的高短路強度變壓器設計出臺之前，可暫用經過機械強度試驗的加厚絕緣板，并采用整圓片板取代強度甚差的半圓形壓板，壓釘位置應在低壓線圈中心與高壓線圈中心均有布置，以取代目前壓高不壓低的錯誤作法。應用力矩搬手或其他監視壓力強度的工藝確實達到線圈充分壓緊以滿足設計壓力要求等等。采取有效措施徹底解決線圈干燥不徹底和器身干燥后存在低壓線圈難以再壓緊等工藝問題。

3.3.1 在設計時，降低繞組的不平衡安匝百分數，做好繞組的安匝平衡，降低機械振動力；

3.3.2 改善鐵芯的截面形狀，保證鐵芯的圓度；

3.3.3 繞組采用內部硬紙筒，根據計算調整內外撐條數量，使用附撐條增加內繞組圓度；

3.3.4 采用合理的引線夾持結構，保證引線具有足夠的機械強度；

3.3.5 采用半硬自粘性換位銅導線繞制，既增加了繞組機械強度，提高了變壓器的抗短路能力，又大大降低了變壓器的負載損耗。

3.4 變壓器繞組變形普查

首先，根據變壓器抗短路能力核查情況，對抗短路能力較差的變壓器進行繞組變形試驗；其次，對遭受出口及近區短路的變壓器要及時進行繞組變形測試，確認無明顯變形時，再結合其它試驗數據決定其是否可安全運行；最后，對新變壓器應及時進行繞組變形測試，建立繞組變形檔案，方便日后分析與比對。

3.5220kV變壓器的日常巡視維護

(1)檢查變壓器的聲響應為平穩的嗡嗡聲。(2)檢查變壓器的油色、油位、油溫應正常，外殼清潔，無滲漏油現象。(3)檢查變壓器的瓷套管應無裂紋和放電打火現象。(4)檢查變壓器的瓦斯氣體繼電器應充滿油。(5)檢查變壓器的防爆玻璃應完整。(6)檢查變壓器的冷卻器應運行正常，冷卻器故障容易引起變壓器運行異常和跳閘。(7)檢查變壓器的呼吸器暢通，硅膠不應吸潮飽和變紅，變色超過1/4時應進行更換，油封杯的油位應在刻度線以上。(8)檢查變壓器的各側引線不應過松、過緊，接頭接觸良好，無發熱現象，可用紅外測溫儀或紅外成像儀進行檢測。(9)檢查變壓器的中性點接地線完好，中性點接地線不正常容易引起電力系統事故。

總之，主變壓器作為發電廠和變電所的主要設備之一，其安全、穩定運行對電網安全運行起著至關重要的作用，特別是220kV主變壓器。因此，我們必須要對變電站主變壓器存在的故障進行分析，并采取有效的措施做好防范。基于此，本文就220kV變電站主變壓器的故障及防范措施進行分析，以期提供一些借鑒。

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