電力系統(tǒng)中變壓器抗短路能力提高的措施

電力系統(tǒng)中變壓器抗短路能力提高的措施

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，其可靠運行不僅關(guān)系到廣闊用戶的電能質(zhì)量，也關(guān)系

到整個系統(tǒng)的安全程度。電力變壓器的可靠性由其安康狀況

決定，不僅取決于設(shè)計制造、構(gòu)造材料，也與檢修維護密切

相關(guān)。就電力系統(tǒng)中變壓器抗短路能力的提高的問題開展探

討。

一、電力變壓器概述

電子電力變壓器主要是采用電力電子技術(shù)實現(xiàn)的，其基

本原理為在原方將工頻信號通過電力電子電路轉(zhuǎn)化為高頻

信號，即升頻，然后通過中間高頻隔離變壓器耦合到副方,

再復(fù)原成工頻信號，即降頻。通過采用適當(dāng)?shù)目刂品桨竵砜?/p>

制電力電子裝置的工作，從而將一種頻率、電壓、波形的電

能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能。由于中間隔離變

壓器的體積取決于鐵芯材質(zhì)的飽和磁通密度以及鐵芯和繞

組的最大允許溫升，而飽和磁通密度與工作頻率成反比，這

樣提高其工作頻率就可提高鐵芯的利用率，從而減小變壓器

的體積并提高其整體效率。

二、提高電力變壓器抗短路能力的措施

變壓器的安全、經(jīng)濟、可靠運行與出力，取決于本身的

制造質(zhì)量和運行環(huán)境以及檢修質(zhì)量。本章試圖答復(fù)在變壓器

運行維護過程中，有效預(yù)防變壓器突發(fā)性故障的措施。

電網(wǎng)經(jīng)常由于雷擊、繼電保護誤動或拒動等造成短路，

短路電流的強大沖擊可能使變壓器受損，所以應(yīng)從各方面努

力提高變壓器的耐受短路能力。變壓器短路沖擊事故的統(tǒng)計

結(jié)果說明，制造原因引起的占80%左右，而運行、維護原因

引起的僅占10%左右。有關(guān)設(shè)計、制造方面的措施在第二章

已有論述，本章著重就運行維護過程中應(yīng)采取的措施加以說

明。運行維護過程中，一方面應(yīng)盡量減少短路故障，從而減

少變壓器所受沖擊的次數(shù)；另一方面應(yīng)及時測試變壓器繞組

的形變，防患于未然。

（一）規(guī)范設(shè)計，重視線圈制造的軸向壓緊工藝。制造廠

家在設(shè)計時，除要考慮變壓器降低損耗，提高絕緣水平外，

還要考慮到提高變壓器的機械強度和抗短路故障能力。在制

造工藝方面，由于很多變壓器都采用了絕緣壓板，且高低壓

線圈共用一個壓板，這種構(gòu)造要求要有很高的制造工藝水平,

應(yīng)對墊塊開展密化處理，在線圈加工好后還要對單個線圈開

展恒壓干燥，并測量出線圈壓縮后的高度；同一壓板的各個

線圈經(jīng)過上述工藝處理后，再調(diào)整到同一高度，并在總裝時

用油壓裝置對線圈施加規(guī)定的壓力，最終到達設(shè)封和工藝要

求的高度。在總裝配中，除了要注意高壓線圈的壓緊情況外，

還要特別注意低壓線圈壓緊情況的控制。

（二）對變壓器開展短路試驗，以防患于未然。大型變壓

器的運行可靠性，首先取決于其構(gòu)造和制造工藝水平，其次

是在運行過程中對設(shè)備開展各種試驗，及時掌握設(shè)備的工況。

要了解變壓器的機械穩(wěn)定性，可通過承受短路試驗，針對其

薄弱環(huán)節(jié)加以改良，以確保對變壓器構(gòu)造強度設(shè)計時做到心

中有數(shù)。

（三）使用可靠的繼電保護與自動重合閘系統(tǒng)。系統(tǒng)中的

短路事故是人們竭力防止而又不能絕對防止的事故，特別是

10KV線路因誤操作、小動物進入、外力以及用戶責(zé)任等原因

導(dǎo)致短路事故的可能性極大。因此對于已投入運行的變壓器,

首先應(yīng)配備可靠的供保護系統(tǒng)使用的直流電源，并保證保護

動作的正確性。結(jié)合目前運行中變壓器杭外部短路強度較差

的情況，對于系統(tǒng)短路跳閘后的自動重合或強行投運，應(yīng)看

到其不利的因素，否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至

失去重新修復(fù)的可能。目前已有些運行部門根據(jù)短路故陵是

否能瞬時自動消除的概率，對近區(qū)架空線（如2km以內(nèi)）或電

纜線路取消使用重合問，或者適當(dāng)延長合間間隔時間以減少

因重合閘不成而帶來的危害，并且應(yīng)盡量對短路跳閘的變壓

器開展試驗檢查。

（四）積極開展變壓器繞組的變形測試診斷。通常變壓器

在遭受短路故障電流沖擊后，繞組將發(fā)生局部變形，即使沒

有立即損壞，也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患。首先，絕緣距

離將發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致局部放電發(fā)生。當(dāng)

遇到雷電過電壓作用時便有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致

突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運行電壓下，因局部放電的長

期作用也可能引發(fā)絕緣擊穿事故。

因此，積極開展變壓器繞組變形的診斷工作，及時發(fā)現(xiàn)

有問題的變壓器，并有計劃地開展吊罩驗證和檢修，不但可

節(jié)省大量的人力、物力，對防止變壓器事故的發(fā)生也有極其

重要的作用。

傳遞函數(shù)H（jw）（即頻率響應(yīng)特性）的零、極點分布情況

與二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的元件及連接方式等密切相關(guān)。大量試驗研

究結(jié)果說明，變壓器繞組通常在10KZ1MHZ的頻率范圍內(nèi)具

有較多的諧振點。當(dāng)頻率低于1OKHZ時，繞組的電感起主要

作用，諧振點通常較少，對分布電容的變化較不敏感；當(dāng)頻

率超過1MHZ時，繞組的電感又被分布電容所旁路，諧振點

也會相應(yīng)減少，對電感的變化較不敏感，而且隨著頻率的提

高，測試回路（引線）的雜散電容也會對測試結(jié)果造成明顯影

響。

由于變壓器繞組變形測試儀價格昂貴，且對人員的素質(zhì)

要求高，在生產(chǎn)運行中不易普遍開展。因此，在實際工作中，

依據(jù)變壓器繞組電容變化量來判斷繞組是否變形的方法，可

以作為頻率響應(yīng)法的有益補充。尤其在頻率響應(yīng)法不具備條

件的情況下，可以通過橫向、縱向比照積累的實測電容量，

及時掌握變壓器繞組的工作狀態(tài)，以便降低事故發(fā)生的概率,

確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行。

（五）加強現(xiàn)場施工和運行維護中的檢查，使用可靠的短

路保護系統(tǒng)?，F(xiàn)場開展變壓器的安裝時，必須嚴(yán)格按照廠家

說明和規(guī)范要求開展施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對發(fā)現(xiàn)的隱患必須

采取相應(yīng)措施加以消除。運行維護人員應(yīng)加強變壓器的檢查

和維護保修管理工作，以保證變壓器處于良好的運行狀況，

并采取相應(yīng)措施，降低出口和近區(qū)短路故障的幾率。為盡量

防止系統(tǒng)的短路故障，對于己投運的變壓器，首先配備可靠

的供保護系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng)，以保證保護動作的正確性；

其次，應(yīng)盡量對因短路跳閘的變壓器開展試驗檢查，可用頻

率響應(yīng)法測試技術(shù)測量變壓器受到短路跳閘沖擊后的狀況，

根據(jù)測試結(jié)果有目的地開展吊罩檢查，這樣就可有效地防止

重大事