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短路对主变压器的冲击危害及防护措施研究 |
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随着用电负荷容量和类型的不断增多，电力系统中变压器容量和数量也在不断增加，相应由于配电网系统中一些基础自动化设施没有及时进行技术更新改造，使得整个配电网系统综合自动化水平间存在差次不齐的不利现象，这样变压器的故障也随之增加很多。
在实际运行过程中，主变压器故障主要表现在外部短路故障、内部密封不良、设计制造工艺存在缺陷、安装调试维护不妥等方面，其中外部短路故障是引起变压器发生损坏的主要原因，即当外部短路冲击降低变压器本身抗短路能力后，就会造成变压器发生严重设备损坏事故，给整个配电网高效运行带来巨大安全隐患。但由于影响变压器故障的因素较多，加上变压器在长期运行后，其发生故障和事故工况的情况总是不可避免的。
因此，采取相应的技术措施对变压器突发性短路故障进行有效的预控和形成完善的事故处理方案就显得尤其重要，对确保变压器乃至整个供配电网安全稳定、节能经济的高效运行具有非常重要的工程实际意义。
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主变压器近区或出口短路冲击危害
在实际运行过程中，当主变压器发生近区或出口短路故障时，会形成巨大的短路冲击，使变压器内部绕组的尺寸或形状发生不可逆的冲击破坏，导致绕组发生严重扭曲变形甚至烧损等不利现象。当主变压器由于短路冲击引起绕组变形时，有的会立即导致整个变压器发生损坏事故，而从实际工作经验来看，变压器发生短路冲击后很多仍能继续运行一段时间，其具体运行时间和电能服务质量水平，取决于变压器短路冲击变形的严重程度和短路故障发生的部位。
显然，当变压器发生短路冲击后继续运行，变压器处于带“病”运行工况，会引起变压器出现一些隐形缺陷，降低变压器综合运行性能水平，这是因为：
1）变压器内部绕组机械性能发生严重下降，当变压器近区及出口再次发生短路故障后，将由于短路冲击进一步破坏绕组机械性能，甚至发生损坏事故。
2）安全绝缘性能和距离发生变化，或变压器内部固体绝缘在巨大短路电流冲击下被破坏，发生局部放电事故。如果继续带“病”运行，若此时变压器出现过电压运行工况时，内部绕组就有可能发生匝间短路，从而导致主变压器内部绝缘被击穿，发生较为严重的短路事故。而且变压器长期处于局部放电不利运行工况，在强大的冲击电流作用下，内部绝缘损坏部位将会被逐步扩大，最终导致整个变压器内部绕组发生严重的绝缘击穿事故，其所带来的社会经济损失将十分巨大。
3）从大量实际运行经验可知，当变压器发生短路冲击引起绕组变形后，将会在运行过程中发生累积效应，有时还会出现严重恶性循环。 从上述分析可知，当变压器发生近区或出口短路故障时，对于绕组已有变形的变压器如果依然让其带“病”运行，虽然并不意味着主变压器会立即发生严重绝缘击穿事故，但由于变压器在继续运行过程中，很可能再次遭受到过电流或过电压等不利条件冲击，甚至在变压器内部铁磁振动等因素的共同作用下，很可能导致变压器内部发生严重的绝缘击穿事故，给变压器和供配电网系统带来严重的冲击破坏。
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提高主变压器抗短路冲击能力措施
主变压器安全可靠、优质稳定、节能经济运行，不仅取决于变压器自身的制造质量、安装调试水平，同时还取决于变压的运行环境和日常检修维护质量。变压器在正常投入运行后，在日常检修维护过程中，必须采用有效技术措施方案预防主变压器发生突发性短路故障。由于变压器出口或近区电网容易受到雷击、继电保护装置“拒动”或“误动”、人为误操作等造成短路事故，强大的短路冲击会给变压器带来严重的破坏，影响其综合运行性能甚至损坏事故。因此，要在实际运行维护环节 中，采取合适的技改措施，提高变压器抗短路冲击能力，以保证变压器乃至整个供配电网高效稳定运行发展。
在实际运行维护过程中，采取合适的技术措施是提高变压器抗短路冲击的主要措施之一，从大量实际工作经验可以概括为以下多个方面的措施：
1）在日常维护中，要制定完善的变压器检修维护制度，并加强主变压器保护装置性能的定期预防性试验即继电保护的定值校正。加强主变压器继电保护装置保护压板的日常试验维护管理工作，确保变压器继电保护装置动作的实时性、稳定性、以及准确性，防止出现保护装置不合理动作对变压器带来巨大冲击损害。
2）在进行变压器保护整定计算时，要系统合理科学地进行变压器保护动作计算，并结合相应技术措施，消除变压器保护装置存在的保护“死区”，保证变压器出现短路故障后，能够快速切除短路电流，防止其对变压器带来严重冲击破坏。如，在保证装置整定值计算时，对于主变压器的过流保护（后备保护）在其保护装置能够稳定精确可靠动作的前提下，尽量缩短保护动作时间，也就是说在满足与变压器下一级保护配合选择性等功能条件下，保护动作时间越短其发生短路电流对变压器的冲击就会降低，提高变压器经济运行可靠性。对于终端变电所而言，在进行保护定值计算时，可以将电源侧线路的保护整定值延伸到终端变电所内部的主变压器内部，这样可以通过延长线路保护范围，利用变压器出口或近区线路保护增加变压器保护动作的可靠性和准确性。
3）由于制造、安装调试等原因造成其自身抗外部短路能力较差，或者在运行过程中曾经受过近区或出口强大短路电流冲击，在系统发生短路跳闸保护后，通过自动重合闸装置或强行继续投运时，应该充分考虑到变压器受短路冲击后存在的一些安全隐患因素。当变压器发生短路冲击跳闸后，应根据短路故障特性计算分析其能够进行瞬时自动消除的概率大小，通常按照实际运行经验，当变压器近区或出口电源线路（如2km以内）或电缆线路发生短路故障后，应及时取消使用自动重合闸装置，或此时可通过适当延长重合闸间隔时间来降低因重合闸装置重合闸不成功带来的冲击破坏，并在有条件情况下尽量在对已发生短路跳闸保护的变压器进行完善预防性试验后才投入继续运行，防止变压器长期处于带“病”运行工况，由安全隐患转换成严重的安全事故。
在变压器实际检修维护过程中，除了上述几条提高主变压器抗短路冲击能力的技术措施外，还应加强线路巡视，防止树木、小动物等引起变压器出口发生短路故障，同时还要加强变电站内其它变配电设备的预防性试验工作，及时清扫设备上灰尘，为所有变配电设施提供一个良好的运行环境。优化供配电网规划、建设、调度运行技术方案，通过合理安排变压器运行方案，限制短路冲击电流大小，降低其对变压器的冲击危害，保证变压器乃至整个供配电网高效稳定运营发展。
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| 【打印】 更新时间：2016/12/23 13:43:39 浏览次数：658 次 【返回列表】 |
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