110 kV变压器抗短路能力典型案例分析与对策

110 kV变压器抗短路能力典型案例分析与对策
摘要结合某变电站110 kV变压器因抗短路能力较低而产生事故的分析，在此基础上就如何提高110 kV变压器抗短路能力这个问题，进行了较为深入的分析和探讨。

关键词110 kV变压器；抗短路；分析；对策
中图分类号：TM405 文献标识码：A 文章编号：
1671-7597（2015）03-0253-02
电力系统中的一大关键设备就是电力变压器，它起着传输、分配电能及变换电压的作用，并进行电力提供。

在电力系统中，110 kV变压器是主配网联络的重要构成，能否稳定运行将极大地影响到整个电力系统的安全运行和经济运行；因此，一定要尽量减少变压器出现故障。

最近几年以来，110 kV变压器由于存在着较低的抗短路能力，致使损坏事故一再发生，特别是出口短路故障，更是极易损坏变压器而出现长时间大面积的断电，极大地影响着人们正常的生产和生活，其原因多与运行管理及产品制造质量高低有关。

因此，促使110 kV变压器抗短路能力大大提高起来，以保障电力系统的安全稳定运行，就显得特别的重要和迫切。

正是基于此，以下结合某变电站110 kV变压器因抗短路能力较低而产生事故这个典型案例的分析，就如何提高110 kV变压器抗短路能力这个问题，进行一些分析和探讨。

1 典型案例分析
1）事故发生的基本概况。

某变电站3号主变为
SFZ8-4000/110型产品。

上半年某天14时05分气象条件正常，电力系统状态也无异常，变压器正是在这种情况下运行着，突然间重瓦斯爆发出来、同时伴有差动保护动作跳闸，通过检查吊芯，找到C相低压侧端面的线圈压板有裂缝并伴有明显的错位移动，且悬空着压钉；C相低压线变形极为严重，从端部弹出引线及其本匝导线，在铁轭和铁心上部存在着被熔断的十多颗铜颗粒；通过对事故的观察可知，主要是线圈匝间存在着短路而产生的。

通过一系列对比、分析得出，此次事故的由来，很大情况下是因制造方面设计不够合理而引起的。

2）探究变压器发生故障的原因所在。

此变压器线圈结构主要是压板和压钉，变压器与某铁心柱的高低压及调压线圈存在着较大的高度差，此外，因线圈上部并非为一块整体成型的压板，即各有三块呈三角形分布的A、C相压板，高低压侧线圈端部各有两块B相压板。

因存在着高差相差较大的三个同相线圈，有5毫米的裂隙存在于压板与线圈断面之间，致使线圈无法获得整体压紧的效果；压板不是依据整个线圈来达到环形成型，线圈在轴向受力上也不是表现为整个断面的面受力，而仅是B相两点和A相、C相三点的点受力；此外，由于工厂装配工人在进行装配过程中存在着一定偏差
的压钉手力度，因而使得线圈压紧受力产生不均衡。

变压器（电力系统）在其运行过程中，要承担一系列极端天气的考验，因这个变压器在很多方面，如产品设计、产品结构及制造工艺等，存在着很多缺陷，外部一旦出现短路故障，由于在高低压及调压线圈之间的高度不一致，再加上线圈本就未曾达到整体压紧的效果，在多年的电动力作用之下，线圈压板压钉会因冲击而带来轴向位移，调压线圈和高低压之间所存在着的高度差也会因此而不断加大，以至不断加大线圈安匝的不均衡，有关漏磁场所引起的轴向力也就趁机持续增大。

由于线圈变形具有累积效应的特点，在受到后续短路电流的持续作用之下，将使线圈变形部位持续增大，绝缘缺陷也因之而持续加深、累积，也使引起线圈机械强度持续下降，这样的恶性循环不断进行着，以至让变压器无法抵抗那些来自外部不是很大、原本可让继电保护躲过的短路电流，最终引起变压器在正常运行条件下出现让人无法意料的故障问题。

2 提高10 kV变压器抗短路能力的主要措施
2.1 改造变压器抗短路能力
因为上述这个变电局所运行的那种型号变压器总共有
20台，为做好足够的准备，根据这种型号变压器的设计结构和制造工艺等方面所存在的不足，结合当时我国结缘专家学者所提出的相关要求，专门就此制定了为抑止短路损坏故障
产生的补救措施，对这种型号变压器实施分批分期抗短路能力的技术改造，所采取的抗短路改造加固工艺，主要有以下这些：①更改高低压侧线圈端圈，以实心端圈替换原有线圈，达到增大低压线圈机械强度的效果。

②采用柳钉，把绝缘垫板与原端圈下的托班连成一体，促使位移这种现象不在这二者身上发生，当变压器产生外部短路时。

③促使低压线圈顶部绝缘高度的增大，确保低压线圈能比调压线圈和高压线圈超出六毫米左右，从而达到让低压线圈多压紧1-2毫米的作用，从而有效增大轴向受压力度。

④把两个个压钉分别增加于A、C相两侧，确保线圈受压力比较平衡。

⑤结合工艺要求，做好单相线圈的压浆，可选用电动液压装置并使之同步进行，以此来把传统采用人工扳手无法压紧这种情况进行有效改变。

基于这般的技术改造，大大强化了线圈轴向受力的机械强度；但是，因变压器铁心窗口高度的天生不足，使得线圈压板还需维持在原有水平，无法达到这种效果（即以整个线圈断面环形成型这一整块压板来进行替代），故线圈端面在受力过程中主要还是受自身的点受力为主，诸如压板、压钉等等，致使线圈轴向压紧受力无法达到有效平衡，这是本次进行技术改造无法跨越条件限制而存在的一个不足。

2.2 监造变压器抗短路能力
为大力提高电力系统变压器抗短路能力，此变电所就变压器全过程监造了其制造关键工艺，其中最为关键的主要有
以下这些：
1）绕制线圈。

众所周知，线圈（变压器）既要与电气强度标准看齐，而且还需达到机械强度的相关要求；若在绕制线圈过程中，因弯曲的矩形导线或某段绕制不紧密这种不规范问题的存在而引起松动等，都会影响到今后的安全运行。

例如，当有严重短路产生于变压器线圈外部时，尤其是三相短路这种严重故障爆发时，在瞬时峰值的影响之下，短路电流即使未能击穿绝缘，也会由于线圈的残余变形而带来严重的故障隐患。

因此，就线圈的绕制这项工作而言，其重要性可想而知。

2）分相套装线圈。

所谓线圈套装，指的就是对变压器线圈上下部绝缘予以装配及调整好主绝缘辐向尺寸和线圈高度。

对于同一压板下的各个线圈，应把它们调整到同一高度上来，把线圈进行恒压真空干燥机松紧程度的调整，以此来固定好线圈的残余变形，稳定住线圈的轴向尺寸，以之来提高线圈的机械强度，最终让变压器具有较强的抗短路能力。

由此可见，按照一定要求来做好线圈的套装、压装、压紧及整理等项工艺，这对于变压器抗短路能力的提高，具有极大的促进作用。

3）进行变压器的总装。

有关变压器的总装，可按以下步骤来进行操作：①对铁心整体有无存在着损伤的硅酮片、支板和夹件是否足够平整等进行检查；②进行上轭和上夹件
的拆除；③进行下铁轭托板的安装及铁心撑条的安放；④在铁心柱上套上纸筒并完成整体套装；⑤进行上夹件、上轭及上铁轭托板的安装；⑥基于规定压力做好三相线圈的调整，并压紧线圈；⑦进行变压器有载调压开关的安装并连接好抽头引线；⑧连接器身引线。

为促使线圈能得到最有效的压紧，压板一定要采用周角为三百六十度环形整体式的层压木板，并采用数个电动液压装置对三相线圈进行同步压紧，以此来确保工艺和压力等方面的设计标准。

实践表明，只有让工艺达到所规定的要求，才能确保同一压板下的各三相线圈均被压紧，在此基础上保证全部线圈的轴向压紧力大小方向一致，一旦产生短路，可有效保障变压器线圈具备足够的机械强度来缓冲强大电动力的破坏，从而有效提高变压器抗短路能力。

3 结束语
总之，电力变压器整个电力系统的一大重要设备，有关电力的传输、电能的分配以及电压的变换等，都与电力变压器的正常运行密切相关；此外，110 kV变压器还是主配网联络的重要构成，对整个电力系统的安全运行和经济运行也都起着极大的影响。

因此，在实际生产当中，针对110 kV变压器抗短路能力较低所引发的事故进行分析，并就此采取有效措施加以防御，这对于提高电力变压器抗短路能力、促进我国经济的持续快速发展均具有很重要的意义。

参考文献
[1]富强.突发短路故障造成变压器损坏的原因分析及预防措施[J].高压电器，2010（08）.
[2]陈斌.一种基于OCT的变压器保护方案[J].电网与清洁能源，2012（28）.
作者简介
徐小军，陕西汉中人，工程师，大专，工作单位：陕西省地方电力（集团）有限公司榆林分公司，现从事电力系统输变电相关专业工作。