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變壓器出口短路的危害及預防措施
一、概述
電力變壓器是電力網(wǎng)的核心設備之一，因而其穩(wěn)定、可靠運行將對電力系統(tǒng)安全起到非常重要的作用。然而，由于設計制造技術、工藝以及運行維護水平的限制，變壓器的故障還是時有發(fā)生，尤其是近年來逐步引起人們重視的變壓器近區(qū)或出口短路(以下簡稱出口短路)故障，大大影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
統(tǒng)計資料表明，在變壓器的損壞的原因中，80%以上是由于變壓器發(fā)生了出口短路的大電流沖擊造成的。因此，加強變壓器的運行維護，采取切實有效措施防止變壓器出口短路，對確保變壓器的安全穩(wěn)定運行有重要的意義。
例如2003年8月6日220KVGY變電站，35KV線路因樹木過高造成線路間歇接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了變壓器的出口開關A相絕緣拉桿，加上繼電保護整定有誤，使得變壓器出口長時間短路，結果造成220KV主變壓器一臺損壞、一臺嚴重受損的事故。
再如2003年5月13日110KVYP變電站，35KV線路因釣魚甩線造成線路瞬間接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了母線支柱瓷瓶，35KV出口開關因繼電保護接線松動而拒動，經(jīng)約2秒種后，變壓器后備保護才將變壓器切除，結果造成變壓器35KV線圈嚴重變形。
二、變壓器出口短路的危害
電力變壓器在發(fā)生出口短路時的電動力和機械力的作用下，繞組的尺寸或形狀發(fā)生不可逆的變化，產(chǎn)生繞組變形。繞組變形包括軸向和徑向尺寸的變化，器身位移，繞組扭曲、鼓包和匝間短路等，是電力系統(tǒng)安全運行的一大隱患。變壓器統(tǒng)組變形后;有的會立即發(fā)生損壞事故，更多的則是仍能繼續(xù)運行一段時間，運行時間的長短取決于變形的嚴重程度和部部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運行，具有故障隱患。這是因為：
1、繞組機械性能下降，當再次遭受到短路電流沖擊時，將承受不住巨大的沖擊電動力的作用而發(fā)生損壞事故。例如，某臺40MVA、110kV的電力變壓器，低壓側遭受短路沖擊后，常規(guī)試驗設有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象;投入運行后1年，在一次短路事故中損壞。
2、絕緣距離發(fā)生變化，或固體絕緣受到損傷，導致局部放電發(fā)生。當遇到過電壓作用時，繞組便有可能發(fā)生餅間或匝間短路導致變壓器絕緣擊穿事故。或者在正常運行電壓下，因局部放電的長期作用，絕緣損傷部位逐漸擴大，終導致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故。例如，某臺150MVA、220kV的電力變壓器，低壓側短路后，用常規(guī)試驗方法沒有發(fā)現(xiàn)問題，投入運行后6個月，突然發(fā)生損壞事故。
3、累積效應，運行經(jīng)驗表明，運行變壓器一旦發(fā)生繞組變形，將導致累積效應，出現(xiàn)惡性循環(huán)。例如，某臺31、5MVA、110kV的電力變壓器，在運行的5年中，10kV側曾遭受多次沖擊，經(jīng)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)其內部繞組已存在嚴重變形現(xiàn)象。若不是及時發(fā)現(xiàn)繞組變形;很難說在什么時候這臺電力變壓器就會發(fā)生事故。再如，某變電站的一臺40MVA、110kV電力變壓器發(fā)生短路后速斷保護跳開三側斷路器，經(jīng)預防性試驗合格再投運1個月后，油中特征氣體增長。一停運檢修發(fā)現(xiàn)35kV繞組已整體變形，包括10kV繞組多處有露銅，導線有燒融現(xiàn)象。因此，對于繞組已有變形但仍在運行的電力變壓器來說，雖然并不意味著會立即發(fā)生絕緣擊穿事故，但根據(jù)變形情況不同;當再次遭受并不大的過電流或過電壓，甚至在正常運行的鐵磁振動作用下;也可能導致絕緣擊穿事故。所以，在有的所謂“雷擊”或“突發(fā)”事故中，很可能隱藏著繞組變形協(xié)故障因素。
三、防止變壓器出口短路的技術措施
1、變壓器的中低壓側加裝絕緣熱縮套。對變壓器的中、低壓側電壓等級是35KV及以下的，只要其出線采用的是硬母線，可以從變壓器出口接線樁頭一直到開關柜的母線，包括開關室內高壓開關柜底部母排，全部加裝絕緣熱縮套。如果采用的是軟母線，可在變壓器出口接線樁頭和穿墻套管附近加裝絕緣熱縮套。這樣可有效防止小動物等造成的變壓器出口短路。
2、對變壓器的中、低壓側為35KV或10KV電壓等級的變壓器，由于其屬于中性點屬于小電流接地系統(tǒng)，所以要采取有效措施防止單相接地時發(fā)生諧振過電壓，從而引起絕緣擊穿，造成變壓器的出口短路。防止單相接地時發(fā)生諧振過電壓的措施有：
電壓互感器的二次開口三角加裝消諧器，如微電腦控制的電子消諧器。我們使用的是WNXIII型系列微電腦多功能消諧裝置，是抑制鐵磁諧振過電壓，保護高壓熔絲、電壓互感器免遭損壞的理想的自動保護裝置。它是當代電力電子技術和微電腦技術相結合的產(chǎn)物，具有消諧能力強、功能齊全、抗干擾性能好、可靠性高、運行時不改變一、二次接線，并且無需對裝置整定，使用方便。
電壓互感器的一次中性點對地加裝小電阻或者非線性消諧電阻。我們加裝的是LXQ(D)-10和LXQ(D)-35非線性電阻。
對電容電流超過規(guī)程標準的，加裝消弧線圈或者自動調協(xié)消弧線圈。
3、對變壓器中低壓側的支柱瓷瓶，包括高壓開關柜可更換爬距較大的防污瓷瓶，或者涂刷常溫固化硅橡膠防污閃涂料(RTV)，防止絕緣擊穿造成的變壓器出口短路。常溫固化硅橡膠防污閃涂料應滿足DL/T627—1997標準。
4、將變壓器中低壓側的開關更換為開斷容量更大的開關，防止因開斷容量不足引起開關爆炸造成的變壓器出口短路。
5、對變壓器、母線及線路避雷器要全部更換為性能良好的氧化鋅避雷器，提高設備的過電壓水平。
6、不斷完善變壓器的保護配置。變壓器的繼電保護盡量采取微機化，雙重化，盡可能安裝母線差動保護，失靈保護，提高保護動作的可靠性，靈敏性和速動性。變壓器的中低壓側應配置*速斷保護，動作時間應<0、5秒。確保在變壓器發(fā)生出口短路時，可靠、快速切除故障，減小出口短路對變壓器的沖擊和損害。
7、對進線為雙電源備用電源自投的110KV變電站，要采取措施防止備用電源自投對故障變壓器的再次沖擊。
四、防止變壓器出口短路的管理措施
1、加強變壓器保護的年檢以及繼電保護的定值、保護壓板的管理工作，確保其動作的正確性，杜絕故障時因保護拒動對變壓器造成的損害。
2、科學合理的計算保護定值，消除保護“死區(qū)”，快速切除流過變壓器的故障電流。例如，對于變壓器的過流保護(后備保護)，應該縮短動作時間，在滿足與下一級保護配合的選擇性條件下，越短越好，長也不應該大于2s，以減小過電流對變壓器的沖擊。對于終端變電所，電源測線路保護定值可延伸到終端變的變壓器內部，以增加保護動作的可靠性。
3、對抗外部短路強度較差的變壓器或者受過出口短路沖擊發(fā)生變形的變壓器，對于系統(tǒng)短路跳閘后的自動重合或強行投運，應看到其不利的因素。因此，應根據(jù)短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區(qū)架空線(如2km以內)或電纜線路取消使用自動重合閘，或適當延長合閘間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害，并且盡量對短路跳閘的變壓器進行試驗檢查。否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復的可能。
4、加強對線路的，發(fā)現(xiàn)長高的樹木等及時砍伐，防止線路接地造成的變壓器出口短路或者引起的過電壓。
5、加強電纜構封堵，嚴防小動物進入開關室，避免小動物引起的單相接地造成變壓器的出口短路，也避免其引起的過電壓對變壓器的損害。
6、對于全封閉的開關室，加裝排氣扇通風，或者安裝抽濕機，始終保持開關室的干燥，防止設備凝露及污閃事故造成的變壓器出口短路。
7、加強對變壓器出口處避雷器的預試和運行維護，確保其對因雷擊等產(chǎn)生的過電壓的吸收，防止避雷器損壞造成的變壓器出口短路。
8、加強變電設備的運行管理，及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷，保證變壓器的正常運行。
9、加強技術監(jiān)督工作，嚴禁設備超周期運行，對室內母線及瓷瓶定期清掃，及時進行耐壓試驗，確保設備絕緣良好。
10、每年安排2次以上的設備紅外線普測，積開展避雷器在線監(jiān)測、絕緣在線監(jiān)測、高壓開關SF6氣體在線監(jiān)測等項目，及時掌握設備運行狀況。
11、對新投運的變壓器和未作過變形測試的變壓器全部做一次變形測試，保留測試數(shù)據(jù)，這樣，在變壓器遭受出口短路沖擊后，可以此作為基礎數(shù)據(jù)判斷變壓器變形程度，認定變壓器能否繼續(xù)運行。對未發(fā)生明顯繞組變形的變壓器，及時投入運行，不僅節(jié)省了大量的人力、物力和財力，還大大縮短了檢修周期。
12、加強電網(wǎng)規(guī)劃、建設的科學管理，合理安排運行方式，限制短路電流，減小出口短路對變壓器造成的損害。