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1、大型电力变压器短路事故统计与分析 1 前言 电力变压器在电力系统中运行,发生短路是人们竭力避免而又不能绝对避免的,特别是出口(首端)短路,巨大的过电流产生的机械力,对电力变压器危害极大。因此,国家标准GB1094和国际标准IEC76均对电力变压器的承受短路能力作出了相应规定,要求电力变压器在运行中应能承受住各种短路事故。然而,近五年来对全国110kV及以上电压等级电力变压器事故统计分析表明,因短路强度不够引起的事故已成为电力变压器事故的首要原因,严重影响了电力变压器的安全、可靠运行。 本文就因外部短路造成电力变压器损坏事故的情况作一统计分析,进而提出
2、了减少这一类事故的措施,试图以此促进制造厂对电力变压器产品的改进和完善,同时促使运行部门进一步提高运行管理水平。 2 大型电力变压器短路事故情况 根据1991～1995年的不完全统计,全国110kV及以上电压等级电力变压器共发生事故317台次,事故总容量为25348.6MVA。以台数计的平均事故率为0.83%,以容量计的平均事故率为1.10%。在这些事故中,因外部短路引起电力变压器损坏的有93台次,容量为6677.6MVA,分别占同期总事故台次的29.3%,占总事故容量的26.3%(详见表1)。 由表1不难看出,电力变压器短路强度不够已成为导致电力变压
3、器损坏事故的主要原因之一,也成为电力变压器运行中的突出问题。为此,提高大型电力变压器抗短路能力势在必行。 3 大型电力变压器短路事故原因分析 3.1 电力变压器本身动稳定性能差 电力变压器因外部短路而损坏的因素很多,情况也比较复杂。但从近五年来电力变压器短路事故发生的过程、现象及其事后的解体检查情况看,电力变压器之所以短路后立即造成损坏,主要是电力变压器本身抗短路能力不够。也就是说,电力变压器动稳定性能先天不足,追其原因大致有以下几点: (1)变压器结构设计中,对作用在电力变压器绕组上的电动力,仅用静力学的理论计算,看来是不能正确反映电力变压器承
4、受短路电流冲击能力的。因为绕组各部分的作用力和形变的关系是很复杂的,也是随时间在变化的。因此,只有对动态过程进行分析,才能使电动力的研究结果更符合实际情况。正是这一原因致使一部分电力变压器在遭受低于规定强度的短路电流冲击,且保护速动下,仍然发生绕组变形现象,甚至导致绝缘击穿。这明显地说明这些电力变压器的动稳定性较差,不能承受短路瞬间的非对称电流第一个峰值产生的电动力作用。如东北辽阳变电站一台DFPSF-250000/500电力变压器,在发生互感器事故时形成低压侧三相短路,造成低压侧引线支架多处断裂,绕组变形,低压X2端绕组与铁心短路。事故时短路电流为105kA,低于电力
5、变压器应承受的电流值,保护动作也正常,但仍使变压器损坏。又如江苏谏壁发电厂一台SFP-360000/220变压器,在机组与电网解裂时,机组纵向差动保护、主变重瓦斯保护和发电机负序、主变零序保护动作,压力释放阀动作喷油、起火,导致A相高压绕组变形,偏离轴线倾斜;A相低压绕组有几十根线匝从铁心柱和压板间冒出,严重变形;A相铁心严重损坏。 事故后,多次组织由各方面专家组成的事故分析小组,对事故进行细致的分析,认为造成电力变压器严重损坏的主要原因是电力变压器承受短路能力不够。吊心检查还发现上述两组电力变压器的低压绕组均采用机械强度很差的换位导线。此外,还有因绕组的动稳定强
6、度不够发生重复性事故。如山西神头第一发电厂2号联变120000kVA/500kV单相自耦电力变压器,继1990年B相事故后,又发生C相类似事故。运行中,由于220kV单相短路发展为B、C相短路,持续220ms,电力变压器压力释放阀动作,高压套管爆破,油箱焊缝开裂10处,绕组严重变形。这说明该组电力变压器没有承受近区短路故障的能力。 (2)在电力变压器制造中,绕组轴向压紧工艺不佳。这不仅使绕组最终未能达到设计和工艺要求的高度,不能使其始终保持紧固状态,而且在短路轴向力的作用下,绕组有可能出现松动或变形现象。发生这一问题是与一些变压器厂没有很好地针对国内材料和工艺现状
7、,而盲目地采用同一绝缘压板结构有关。采用这种结构虽然可节省端部绝缘距离,降低附加损耗,但是采用这种结构通常需要对垫块进行密化处理。在绕组加工好后,还应对单个绕组进行恒压干燥,并测量出绕组压缩后的高度。把同一压板下的各个绕组调整到同一高度,然后在总装时用油压装置对绕组施加规定的压力,最终达到设计和工艺要求的高度。只有经过这样严格的工艺处理,才能保证总装时同一压板下的各绕组都能够被压紧,而且能够在运行过程中保持稳定。否则就可能带来质量上的重大隐患。如湖南长沙电业局岳屏站的一台SFZ8-31500/110Y结电力变压器,运行中低压10kV线路故
