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电力变压器是电网的核心设备,它的安全稳定运行对电网安全起到非常重要的作用。据统计,在近年的变压器运行过程中,变压器突发短路冲击后损坏几率占全部损坏事故的40%以上。以前变压器发生突发短路事故后,需要组织各方面的专家分析事故的原因,然后确定实验方法,根据实验结果继续分析或者追加实验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制的要求和运行可靠性的要求。本文就35kv及以上电压等级变压器发生突发事故后的实验分析方法,总结出“四相检测法”,即油色谱分析、绕组直流电阻实验、绝缘电阻实验和绕组变形实验。并据此提出了相应的防范措施。
一、“四相检测法”的分析项目
1.变压器油中溶解气体色谱分析
用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感,但仪器精度要求高,仅适于在试验室进行,有一定局限性。实践中,多数情况下对缺陷的初步定性要靠它判断,综合分析也要结合色谱分析结果进行,而且该方法能判断出很多别的实验无法发现的缺陷。
2.绕组直流电阻实验
直流电阻实验检查导电回路中分接开关接触是否良好、引线接头焊接或接触是否良好、绕组是否断股、匝间有无短路等缺陷,可配合多种实验共同确定缺陷。
3.绝缘电阻试验
对变压器各绕组、铁心、夹件、外壳相互之间的绝缘电阻是否正常,是最常用的简易检查项目。它对严重的绕组之间、绕组对铁心及地的绝缘击穿故障非常灵敏。
4.绕组变形试验
它是通过各线圈在高频下的响应特性来判断其结构和周围状况是否发生明显变化的新型试验项目。在大容量的电网中,近年变压器发生出口短路事故比率较高,而绕组变形是其中常见的严重缺陷。所以该项目是现场决定变压器是否投运的主要依据,有其它试验项目不可替代的作用。
二、“四相检测法”的应用实例
1.矿区地面变电所35kv1#主变压器受到线路短路冲击后,轻瓦斯保护动作。
对该变压器进行了油谱分析,结果表明:该变压器内部存在突发性的裸金属部位的放电。通过电气试验后,结果表明:绕组直流电阻试验正常,绝缘电阻试验正常,绕组变形试验正常。为了查清放电原因和放电部位,进行了吊罩处理,发现该变压器无载开关B相有1/3部位烧伤,及时更换了无载开关,避免了事故的进一步扩大。
2.对任何主变压器事故跳闸后首先要进行绝缘电阻试验。
变压器各绕组、铁心、加件、外壳相互之间的绝缘电阻是否正常是常用的最简易的检查项目。在井下中央变电所试验中发现三侧绕组对地的绝缘电阻几乎为零,判断变压器主绝缘击穿,吊罩检查后判断结果与设备实际情况相符。
近年来,在矿区发生的几起变压器事故抢修中,应用“四相检测法”的效果非常明显。这套分析方法比较适用于现场,而且“四相检测法”需要综合使用,方能得出正确结论。
三、主变压器频繁短路的原因分析及防范措施
1.电炉变压器高压侧前未加装限流电抗器
在某些企业的电网中,大型用电设备基本上都是电弧炉(简称:炉变)。炉变是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。炉变与普通电力变压器相比,有较大的过负荷能力、较高的机械强度、较强的短路阻抗、二次电压低而电流大等特点。在运行过程中电炉变压器几乎工作在短路状态,对10000KVA以下的电炉变压器要求必须在高压侧加装限流电抗器。要求加装限流电抗器的容量为所使用炉变的33%-35%。在高压侧没有加装限流电抗器的炉变在投运和进入熔化期时都将对电网中的主变压器造成冲击。特别是近两年,随着用户负荷快速增长,变电所的供电主变压器几乎在满负荷甚至有时超负荷运行。这种情况下,高压侧没有加装限流电抗器的炉变在投运和进入熔化期时给主变压器的冲击带来得危害性极大。每一次的投运和进入熔化期都将对主变压器造成严重冲击。这种频繁冲击,最终导致变压器绕组发生变形。运行变压器一旦发生绕组变形,将导致累积效应,出现恶性循环。除了炉变原因外还有一些电气值班人员专业知识较为欠缺,对电炉变压器运行特性不了解,这也是一个重要原因。因此要求在电炉变压器高压侧加装限流电抗器。
2.部分主变压器过流保护配置时间过长
GBI094.5—96规程中对变压器承受外界短路时间的允许值规定为:当使用部门未提出其它要求时,用于计算承受短路耐热能力的过流持续时间为2s。但目前电网中部分变压器的过流保护动作时间却较长,有的达3s、3.5s,大大超过了变压器所能承受的允许短路时间。结果时常出现变压器由于长时间短路造成绕组温升超过允许值,导致变压器热稳定破坏,形成损坏事故。
3.慎重对待“重合闸”,树立“保设备”的思想
对抗外部电流强度较差的变压器,或已受过出口短路冲击发生变形的变压器,对于系统短路跳闸后的自动重合闸或强行投运,应看到其不利的因素。因此应根据短路故障是否能瞬时自动消除的概率,对近区架空线路(2kin)或电缆线路取消使用自动重合闸,或适当延长合闸间隔时间以减少因重合闸不成功带来的危害,并且尽量对短路跳闸的变压器进行试验检查,严防变压器带“病”运行,以至于造成失去重新修复的可能。
4.严防谐振过电压引起短路故障
对变压器的中、低压侧为35kV或10kV电压等级的变压器,由于其中性点属于小电流接地系统,所以要采取有效措施防止单相接地时发生谐振过电压,从而引起绝缘击穿,造成变压器的出口短路。防止单相接地时发生谐振过电压的措施,可采取在35kV或10kV组式电压互感器的一次中性点对地加装小电阻或非线性消谐电阻;不允许用户用的电压互感器中心点接地,用户的电压互感器只作测量和保护用,这样可以大大降低发生谐振的几率,确保主变压器的安全、可靠运行。如果不能有效的加强防范措施,变压器再次发生外部短路冲击故障是可能的。
一、“四相检测法”的分析项目
1.变压器油中溶解气体色谱分析
用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感,但仪器精度要求高,仅适于在试验室进行,有一定局限性。实践中,多数情况下对缺陷的初步定性要靠它判断,综合分析也要结合色谱分析结果进行,而且该方法能判断出很多别的实验无法发现的缺陷。
2.绕组直流电阻实验
直流电阻实验检查导电回路中分接开关接触是否良好、引线接头焊接或接触是否良好、绕组是否断股、匝间有无短路等缺陷,可配合多种实验共同确定缺陷。
3.绝缘电阻试验
对变压器各绕组、铁心、夹件、外壳相互之间的绝缘电阻是否正常,是最常用的简易检查项目。它对严重的绕组之间、绕组对铁心及地的绝缘击穿故障非常灵敏。
4.绕组变形试验
它是通过各线圈在高频下的响应特性来判断其结构和周围状况是否发生明显变化的新型试验项目。在大容量的电网中,近年变压器发生出口短路事故比率较高,而绕组变形是其中常见的严重缺陷。所以该项目是现场决定变压器是否投运的主要依据,有其它试验项目不可替代的作用。
二、“四相检测法”的应用实例
1.矿区地面变电所35kv1#主变压器受到线路短路冲击后,轻瓦斯保护动作。
对该变压器进行了油谱分析,结果表明:该变压器内部存在突发性的裸金属部位的放电。通过电气试验后,结果表明:绕组直流电阻试验正常,绝缘电阻试验正常,绕组变形试验正常。为了查清放电原因和放电部位,进行了吊罩处理,发现该变压器无载开关B相有1/3部位烧伤,及时更换了无载开关,避免了事故的进一步扩大。
2.对任何主变压器事故跳闸后首先要进行绝缘电阻试验。
变压器各绕组、铁心、加件、外壳相互之间的绝缘电阻是否正常是常用的最简易的检查项目。在井下中央变电所试验中发现三侧绕组对地的绝缘电阻几乎为零,判断变压器主绝缘击穿,吊罩检查后判断结果与设备实际情况相符。
近年来,在矿区发生的几起变压器事故抢修中,应用“四相检测法”的效果非常明显。这套分析方法比较适用于现场,而且“四相检测法”需要综合使用,方能得出正确结论。
三、主变压器频繁短路的原因分析及防范措施
1.电炉变压器高压侧前未加装限流电抗器
在某些企业的电网中,大型用电设备基本上都是电弧炉(简称:炉变)。炉变是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。炉变与普通电力变压器相比,有较大的过负荷能力、较高的机械强度、较强的短路阻抗、二次电压低而电流大等特点。在运行过程中电炉变压器几乎工作在短路状态,对10000KVA以下的电炉变压器要求必须在高压侧加装限流电抗器。要求加装限流电抗器的容量为所使用炉变的33%-35%。在高压侧没有加装限流电抗器的炉变在投运和进入熔化期时都将对电网中的主变压器造成冲击。特别是近两年,随着用户负荷快速增长,变电所的供电主变压器几乎在满负荷甚至有时超负荷运行。这种情况下,高压侧没有加装限流电抗器的炉变在投运和进入熔化期时给主变压器的冲击带来得危害性极大。每一次的投运和进入熔化期都将对主变压器造成严重冲击。这种频繁冲击,最终导致变压器绕组发生变形。运行变压器一旦发生绕组变形,将导致累积效应,出现恶性循环。除了炉变原因外还有一些电气值班人员专业知识较为欠缺,对电炉变压器运行特性不了解,这也是一个重要原因。因此要求在电炉变压器高压侧加装限流电抗器。
2.部分主变压器过流保护配置时间过长
GBI094.5—96规程中对变压器承受外界短路时间的允许值规定为:当使用部门未提出其它要求时,用于计算承受短路耐热能力的过流持续时间为2s。但目前电网中部分变压器的过流保护动作时间却较长,有的达3s、3.5s,大大超过了变压器所能承受的允许短路时间。结果时常出现变压器由于长时间短路造成绕组温升超过允许值,导致变压器热稳定破坏,形成损坏事故。
3.慎重对待“重合闸”,树立“保设备”的思想
对抗外部电流强度较差的变压器,或已受过出口短路冲击发生变形的变压器,对于系统短路跳闸后的自动重合闸或强行投运,应看到其不利的因素。因此应根据短路故障是否能瞬时自动消除的概率,对近区架空线路(2kin)或电缆线路取消使用自动重合闸,或适当延长合闸间隔时间以减少因重合闸不成功带来的危害,并且尽量对短路跳闸的变压器进行试验检查,严防变压器带“病”运行,以至于造成失去重新修复的可能。
4.严防谐振过电压引起短路故障
对变压器的中、低压侧为35kV或10kV电压等级的变压器,由于其中性点属于小电流接地系统,所以要采取有效措施防止单相接地时发生谐振过电压,从而引起绝缘击穿,造成变压器的出口短路。防止单相接地时发生谐振过电压的措施,可采取在35kV或10kV组式电压互感器的一次中性点对地加装小电阻或非线性消谐电阻;不允许用户用的电压互感器中心点接地,用户的电压互感器只作测量和保护用,这样可以大大降低发生谐振的几率,确保主变压器的安全、可靠运行。如果不能有效的加强防范措施,变压器再次发生外部短路冲击故障是可能的。