10kV配网短路对主变压器构成严重威胁.doc

10kV配网短路对主变压器构成严重威胁 摘　要：剖析了主变压器动热稳定性的问题，分析了主变压器外部运行环境和结构设计和工艺等问题，提出了提高变压器动稳定性的措施。 关键词：配电网；主变压器；动热稳定性；措施 0　引言 变压器的动稳定问题近年来已成为热门话题，提高变压器的动稳定性已是制造和运行部门的共同愿望，相关措施正在制定。目前存在问题是已投入使用和即将投入使用的变压器，是否能抗得住频繁发生的短路现象。我局投入使用的变压器最早的是20世纪70年代产品，其次是20世纪80年代，再次是当今年代的，也有一极小部分近期的。现对该类变压器的动热稳定性剖析如下。 1　主变压器外部运行环境 我局主变压器外部运行环境的特点为：①在最大负载时也是环境温度最高之时；②城区电网越来越大而密，短路容量相应增大；③出口短路的故障频繁（包括近、远距离短路）。前两个特点可通过直接控制变压器的负载和变压器的阻抗进行限制，而第三个特点对主变压器威胁最大，因其涉及面广，且因素多，特别是频繁的短路冲击，破坏性极大。据初步统计近期全局范围10kV配网发生的短路故障42次，4个变电站发生10kV馈电线路及母线短路次数典型统计见表1。 表1　　　　　　　　10kV配网及母线短路次数 站别 航侧变 黄浦变 新华变 珞珈变 1号主变及母线 4 3 3 6 2号主变及母线 6 8 3 5 总计 10 11 6 11 虽说馈电线路的短路电流值一般在3000～12000A以至更高，但对变压器而言应该有承受能力，按文[1]的规定，变压器在规定的过电流条件下承受外部短路的热、动稳定效应而无损坏。31.5～50MVA第Ⅱ～Ⅲ类变压器应承受能力为12～19kA（阻抗压降约13%），一般足以承受10kV母线及馈线短路冲击，但各厂家结构设计和工艺存在分散性，特别是20世纪90年代中期以前的各厂家产品，其承受短路的能力均未确认，在短路累积次数过多时，会对变压器构成严重威胁。 2　变压器结构设计和工艺上的问题 目前我局在运行不同年代的变压器，其内部结构有差别，特别是线圈端部压紧结构。从每次变压器大修的检查结果看，220kV变压器比110kV的情况好，线圈基本没产生变形。其原因是：①变压器自身容量大，穿越变压器的短路电流也大，设计的动稳定性的裕度大；②线圈的导线规格尺寸大，机械强度大，承受过电流的能力强；③制造时工艺谨慎，线圈绕制和套装的工艺误差控制严谨，各线圈压紧力均衡，因而能经得起出口短路冲击，④220kV系统变压器的继电保护较完善，要求严格、配合好；⑤10kV侧，大部分变电站无直配负荷因而短路冲击的概率小；⑥10kV侧一般装设了串联电抗器，对短路电流有限制作用。 从全国变压器统计的事故中，因短路强度不足引起的事故，110kV变压器占70%以上，此数字一方面反映我局运行的110 kV变压器在大修或抢修时发现有3台变压器线圈有不同程度的变形，其中航变1号主变尤为严重见图1，C相调压线圈向外凸出变形严重，A、B相上下端部垫块松动脱落，这仅仅只是外部检查，处于线包内侧的低压（即便10kV）线圈无法检查有否变形，导致110kV变压器动稳定性不足的因素为： 线圈下端部垫块松动，特别是下铁轭分级梯形部分的垫块松动，说明低压线圈下部支撑已形成弱点，局部压力松弛，易形成抗短路时电动力的弱点，特别是低压线圈在系统出现短路故障时，其电流最大，承受的电动力也大，若要提高其动稳定性，除加大线圈自身强度外还得有足够的紧固压力； 线圈轴向撑条组成部分的强度存在弱点，采用单燕尾槽式油道和层间垫块，导致线圈径向整体强度薄弱，在短路冲击中，形成线圈向外凸出变形； 同一心柱上的各线圈在套装工艺上措施不力，轴向高度误差过大，使各线圈轴向压紧力不均衡，甚至出现微松动，形成线圈动稳不足，同时低压线圈的变形有可能发生油道堵塞而形成热稳定性差等。 ? 3　提高变压器动稳定性的措施 　　1）对于20世纪80年代以前的产品，虽绝缘寿命按年代已接近终寝，但因种种原因，如负荷控制，运行环温波动等，使该年代的这些变压器仍可继续进行。根据具体情况，结合城网发展趋向，逐年进行改造而淘汰，总体上并不影响变压器的安全运行。 2）对于20世纪80年代中期至20世纪90年代初期的这批变压器，由于种种原因而形成了变压器不安全运行因素，全局约有十数台变压器，若是过早淘汰，其费用过大，为了做到这些运行中变压器既不淘汰又能满足其动、热稳定性，在技术措施和资金来源可行性的前提下，可对变压器的心体进行因地制宜的改造，即对绕组以及端部压紧结构就地更换。或综合利用城网的改造工作，合理调配，以最小的费用解决变压器的动、热稳定性问题。但方案必须经过反复论证审查确认后才有效。 3）对于新购置的变压器应在吸收以往经验及教训基础上，对制造厂家、选用参数、设计要求（选用材料、压圈