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提高電力變壓器抗短路能力的改造措施

文檔作者：黎志和魯同閣文子軍任謙文檔來源：廣州特種變壓器廠有限公司沈陽變壓器研究所遼寧沈陽大連變壓器廠有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月17日
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提高電力變壓器抗短路能力的改造措施
黎志和!，魯同閣!，文子軍"，任謙#
（!$廣州特種變壓器廠有限公司，廣東廣州!"#$%%；$&amp;amp;沈陽變壓器研究所，遼寧沈陽""#"’(；
)&amp;amp;大連變壓器廠有限公司，遼寧大連""*#)"）
摘要：提出了電力變壓器大修改造時增強抗其短路能力的措施和方法。
關(guān)鍵詞：變壓器；短路；分析；改造
中國分類號：%&amp;amp;’() 文獻標(biāo)識碼：* 文章編號：!((!+,’"-（"(("）!(+((’#+(#
! 前言
電力系統(tǒng)中運行的變壓器，經(jīng)常受到系統(tǒng)內(nèi)各
種極端運行條件的沖擊，其中系統(tǒng)短路尤其是變壓
器出口或變電站母線短路，對變壓器的威脅較大。
短路時出現(xiàn)的強大電流產(chǎn)生巨大的電動力往往會
損壞變壓器。如果在變壓器設(shè)計、制造過程中對受
短路沖擊的運行狀況考慮不夠，就會使運行中的變
壓器因遭受短路故障而停運。
現(xiàn)有電力系統(tǒng)中運行的大型變壓器，部分是早
期生產(chǎn)的! 型產(chǎn)品。由于受當(dāng)時的電網(wǎng)容量和產(chǎn)品
制造工藝的局限，設(shè)計這些產(chǎn)品時，對其抗短路能
力的考慮不夠充分。本文對一臺! 型的""#$ 級變
壓器大修改造，提高其抗短路能力的過程作一簡單
介紹。
" 故障原因及檢查情況
該變壓器型號為%&amp;amp;’!()*+,, - ""，電壓組合為
（"".!/0*12+3 - *,1+#$，短路阻抗為!1+!3，聯(lián)結(jié)組
為456**。高壓繞組采用糾結(jié)連續(xù)式，低壓繞組是
螺旋式，*77" 年+ 月投入運行，曾在*777 年! 月進
行過一次吊罩大修。2,,2 年2 月2) 日，在對該變壓
器安裝現(xiàn)場附近的建筑工地拆遷時，一堵墻體倒
塌，造成該變壓器出口三相短路，隨后該設(shè)備又承
受了8 次重合閘的沖擊。停運后，供電局試驗所對
變壓器做了試驗，發(fā)現(xiàn)9 相直流電阻變大（見表*），
所有分接電壓比均不合格，低壓—高壓及地和低
壓—鐵心絕緣電阻為零，還存在非金屬性短路。變
壓器油色譜試驗結(jié)果見表2。此外，在繞組變形試驗
中，變壓器一次側(cè):9、9; 兩曲線相關(guān)系數(shù)為*1,2，
而:9 與;: 及9; 與;: 的相關(guān)系數(shù)則僅為,1)2
和,12*，說明9 相繞組相對:、; 相繞組存在一定程
度的變形。變壓器二次側(cè)<= 與=>，=> 與>< 以及<=
與>< 之間相關(guān)系數(shù)依次為,1"*，,1!)，,1"?，也存在
一定程度變形。
對該變壓器吊心檢查發(fā)現(xiàn)：
（*）9 相壓板由內(nèi)向外傾斜，且壓板中部有開裂
現(xiàn)象。
（2）9 相上鐵軛絕緣及窗內(nèi)絕緣完全燒毀。
（)）9 相低壓繞組上端部嚴(yán)重損毀，窗內(nèi)部分有
較大變形，中部有凹凸現(xiàn)象。
（8）; 相低壓繞組上端部有凸起現(xiàn)象，中部嚴(yán)重
變形，窗內(nèi)部分也有變形，但比9 相要小。
（+）高壓9、; 相繞組在下部有導(dǎo)線凸出現(xiàn)象，
且以9 相尤為嚴(yán)重。
（"）9 相上鐵軛及中柱上端部有燒傷痕跡，且有
部分變形。
（?）有載分接開關(guān)油室內(nèi)變壓器油呈黑色。
# 故障產(chǎn)品繞組失穩(wěn)情況分析
表! 二次繞組直流電阻
直流電阻值-! 差值-3
<= => ><
,1,,!"2! ,1,,!87! ,1,,!8?) *1!)
@< @= @>
,1,*2"2 ,1,*),7 ,1,*2"7 )1""
表" 變壓器油色譜試驗檢測值單位：!# $ #
取樣部位;2A2
總徑A2 ;A8 ;2A" ;2A8 ;B ;B2
底部+"1" *+) +81? )!12 +12 +) *+, 2!",1)
中部!1! )?1! 221? *"18 21+ **21? **)18 28),1?
氣體繼電器*2+1" )*"17 2,)18 ?,1! ?1! **21? *8*1+ 2+,71+
第!" 卷第#$ 期
%$$% 年#$ 月!"#$%&amp;amp;’"()"
&amp;amp;’()!"
*+,’-./
0’)#$
%$$%
萬方數(shù)據(jù)
第!" 卷
該設(shè)備自!""# 年$ 月投入運行以來，一切正
常。!""" 年% 月曾因小動物闖入導(dǎo)致短路而進廠大
修。此后運行良好，本次事故發(fā)生前一直在持續(xù)運
行中。該設(shè)備結(jié)構(gòu)為典型的% 型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：繞組紙
筒采用軟紙筒，無外撐條，繞組首末端間隔綁扎#
段，壓板采用分半壓板結(jié)構(gòu)。采用帶壓干燥工藝，沒
有進行繞組高度匹配。上述結(jié)構(gòu)和工藝方法因?qū)Χ?
路運行狀況的考慮不夠，現(xiàn)在基本上已不采用。軟
紙筒雖然能起到支撐繞組結(jié)構(gòu)的作用，但是由于其
本身的機械強度不足，在短路運行狀態(tài)下很難起到
結(jié)構(gòu)上的加強作用。缺少外撐條，繞組就少了一道
保證輻向尺寸的屏障。因為分半壓板分別壓在每個
繞組的左右兩側(cè)，在變壓器制造過程中積累的偏差
使得兩側(cè)的壓板對繞組的均勻壓緊難以保證。另
外，分半壓板由于在跨鐵軛的部位是斷開的，在此
部位的繞組端部沒有支撐，造成該部位懸空，在受
到外力時該部位很容易產(chǎn)生變形。內(nèi)外繞組不進行
高度匹配，繞組的高度偏差不能得到有效控制，這
也加劇了分半壓板對繞組壓緊的不均勻程度。在極
端狀況下（如系統(tǒng)短路），上述這些結(jié)構(gòu)缺陷的綜合
作用，導(dǎo)致了本次變壓器故障。
! 大修改造處理方案
綜合以上的分析，結(jié)合本公司在!!&amp;amp;’( 變壓器
抗短路產(chǎn)品制造中積累的經(jīng)驗，參照本公司通過承
受短路能力試驗的)*!&amp;amp;+,! $&amp;amp;&amp;amp; - !!&amp;amp; 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，我
們在這次修理中采取了以下措施，以保證其抗短路
能力。
（!）由于產(chǎn)品低壓繞組損毀嚴(yán)重，故三個低壓
繞組全部更換。對比原產(chǎn)品，更換后的低壓繞組在
如下幾個方面作了改進。
!內(nèi)紙筒由原.// 軟紙筒. 張拼接改為0//
特硬紙板筒，除增強繞組的內(nèi)支撐力外，也保證了
整個繞組的機械強度。
"端部線匝壓平一匝（原繞組未壓平），這是我
們根據(jù)生產(chǎn)實踐總結(jié)出來的經(jīng)驗。它減少了端部磁
場畸變對繞組的影響，也較好地保證了繞組的壓型
尺寸，從而能較大地提高繞組的結(jié)構(gòu)強度。
#繞組增加外撐條，保持繞組輻向的緊實性。
$繞組首末端各% 段用緊縮布帶品字形綁扎
（原繞組首末端無綁扎），減少了短路狀態(tài)下繞組運
行環(huán)境最惡劣區(qū)域?qū)Ь€的初始位移量，增加了繞組
的機械強度。
（.）高壓繞組為連續(xù)式，同樣采用了上述的!、
"、#項措施。
（,）鐵心方面，對變形的硅鋼片作出更換，并在
漆膜破損處涂刷絕緣漆。
（0）器身絕緣方面，我們對原產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)
中不盡合理的部分作了一些改動，主要有以下幾個
方面，見圖! 和圖.。
!增加了.$// 厚整壓板和,&amp;amp;// 厚半壓板，
取消原$&amp;amp;// 的半壓板，保證了整個高低壓繞組受
力均勻，從而能保證原設(shè)計要求的電抗高度。由于
高度方向的改變，還在鐵軛和壓板間增加了一個
!$// 的撐板。壓板材料也由原來的層壓木改用熱
壓層壓紙板。由于熱壓層壓紙板強度比層壓木要
好，故而窗內(nèi)結(jié)構(gòu)得到了相應(yīng)加強。
"將上端圈由過去的高低壓共用改為獨立式
端圈，這樣使得高低壓繞組結(jié)構(gòu)更加緊湊，緊固效
果更加牢靠，同時也避免了繞組制造過程中高度方
向的偏差在器身裝配時無法補償?shù)那闆r。
#最重要的是，我們在器身裝配中采用了整體
套裝、恒壓干燥及高低壓繞組高度匹配工藝。在繞
組套裝時保證高低壓繞組的高度，以確保高低壓繞
組受力均勻。
根據(jù)以上方案對該變壓器進行了大修改造。大
修完工后，按照國家標(biāo)準(zhǔn)對該變壓器進行了例行試
驗，試驗結(jié)果合格，經(jīng)過交檢試驗后已掛網(wǎng)運行。
" 結(jié)束語
通過這次產(chǎn)品大修改造，我們總結(jié)出以下經(jīng)驗
供同行借鑒。
（!）變壓器的大修方案首先考慮的是產(chǎn)品運行
圖! 原產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)示意圖
圖" 大修后產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)示意圖
!!
萬方數(shù)據(jù)
黎志和、魯同閣、文子軍、第 !" 期 任 謙：提高電力變壓器抗短路能力的改造措施
可靠性，即抗短路能力的加強。因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)當(dāng)
選用通過承受短路能力試驗的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式。
（!）產(chǎn)品制造工藝是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。這
次產(chǎn)品大修，我們采用的都是經(jīng)過生產(chǎn)實踐檢驗，
業(yè)已被證明行之有效的工藝。采用這種工藝生產(chǎn)的
產(chǎn)品已經(jīng)通過國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的短
路承受能力試驗，證明其具有較高抗短路的能力。
收稿日期：#""!$!#$!"
作者簡介：黎志和（!%&amp;amp;!$），男，廣東廣州人，廣州特種變壓器廠有限公司助理工程師，從事變壓器設(shè)計工作。

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