变压器抗短路能力校核及加固方法

变压器抗短路能力校核及加固方法

发表时间：2020-03-19T12:58:14.891Z 来源：《河南电力》2019年8期作者：吴炳荣[导读] 电力变压器的可靠性由其健康状况决定，不仅取决于设计制造、结构材料，也与检修维护密切相关。就电力系统中变压器抗短路能力校核方法及抗短路能力的提高的问题进行了探讨。（广东能建电力设备厂有限公司广东广州 510285）

摘要：电力变压器是传输、分配电能的枢纽，是电力网的核心元件，其可靠运行不仅关系到广大用户的电能质量，也关系到整个系统的安全程度。电力变压器的可靠性由其健康状况决定，不仅取决于设计制造、结构材料，也与检修维护密切相关。就电力系统中变压器抗短路能力校核方法及抗短路能力的提高的问题进行了探讨。

关键词：电力系统；变压器；抗短路能力；抗短路校核

1 概述

作为电力系统的核心设备之一，电力变压器的运行质量的好坏直接影响着整个电力系统能否安全稳定的运行。主变因抗短路能力不足导致的事故，故障突发性强，后果严重，运行风险长期存在。随着电力系统容量逐步增大，系统短路电流逐年增加，变压器抗短路能力考验越来越严高。加上变压器本身设计缺陷以及制造水平有限，变压器承受着巨大的威胁和挑战。在诸多电力变压器事故中，短路故障尤为突出。尤其是变电站母线短路或变压器出口处短路，短路时出现的强大电流会产生巨大的电动力，往往会对变压器造成一定的损坏。变压器绕组失稳，极易造成变压器整体损毁。一台大型电力变压器如果因为设计或制造不完善在系统运行过程中发生短路，特别是与发电机直接相连的主变压器发生短路损坏，将迫使发电机停止发电，随之而来的就是大面积的停电，严重影响供电的可靠性。国家标准 GB1094 和国际标准 IEC76 均对电力变压器的承受短路能力作出了规定，要求电力变压器在运行中应能承受住各种短路事故。2．抗短路校核方法2.1 仿真计算法通过建立变压器仿真模型，施加短路电流激励，计算漏磁场的分布，以计算绕组的各个部分的受力分析。通过仿真计算出漏磁场的分布，进而可以把绕组的每饼所受的幅向里和轴向力均可以计算得出。对绕组的受力分析最为精细化。但需要较为高端的仿真计算平台。不足之处是建立模型复杂，建模的方法及标准不统一，每个厂家得出的结果有较大差异，对校核人员要求高。

2.2 经验公式法（1）国际大电网经验公式法：偏重于幅向失稳临界应力的计算，幅向压缩应力不大于失稳临界应力即可。（2）日本专业委员会经验公式法：用于评判幅向失稳的安全性能特点：算法公开，不需要建立复杂的模型，每个厂家得出的结果有差异较小；主要偏重于幅向失稳应力的计算。

2.3 短路电流比较法通过实际运行方式下流经主变的最大短路电流，与出厂设计值对比，得出抗短路性能。相对比较简单、可行，可进行大批量滚动性的校核。流经主变的最大短路电流按GB1094.5中的计算方法来进行计算。3抗短路能力改造方法

3.1直接更换

上世纪80年代中后期制造的变压器产品，110kV及以上电压等级变压器广泛采用薄绝缘和铝、铜线制作线圈，因材料和工艺技术原因存在绝缘强度低、抗短路能力差的问题。因此，对出厂时间超过20年，绝缘老化严重的变压器，可考虑淘汰更新。

3.2返厂加固改造

（1）将抗短路能力较差的线圈更换为强度更高的铜导线或自粘换位导线。

（2）完善结构设计

a 合理调整线圈安匝分布，减少短路时线圈的轴向电动力；

b 采用高强度层压板制作绝缘件，器身压紧采用整圆层压板；

c 内线圈增加硬纸筒，内撑条数量加倍以提高支撑强度；

d对垫块进行密化处理。就是把绝缘垫块进行压力预处理，使其成为符合要求的弹性材料。保证绕组在长期运行过程中始终处于正常的压紧状态．满足动稳定性的要求。

（3）工艺措施方面

a绕组绕制采用带张力拉紧装置的立绕机绕制，提高绕组的张紧度；

b采用恒压干燥和相套装工艺；

c采用线圈干燥、相套装干燥、器身干燥共三次干燥工艺使垫块充分收缩；

d器身总装配时按短路强度计算要求的压紧力，对器身进行均匀压紧。

3.3加装限流电抗器

对于部分返厂或现场改造有困难的变压器，且预留有安装场地，可采取在低压侧加装限流电抗器，以增加线路阻抗值限制短路电流。

4 结语

变压器能否承受各种短路电流主要取决于变压器结构设计和制造工艺，且与运行管理、运行条件及施工工艺水平等方面有很大的关系，变压器短路事故对电网系统的运行危害极大，为避免事故的发生，应从多方面采取有效的控制措施，以保证变压器及电网系统的安全稳定运行。本文对电力变压器抗短路的校核方法和如何提高变压器的抗短路能力的方法分别进行了初步的阐述，希望能为电力系统运行人员提供一些改进思路。

参考文献：

[1]IEC. Loading guide for oil - immersed power transformer[S ]，revision of publication 60076

[2]王晓刚．提高电力变压器抗短路能力措施．电工技术，2003，（12）：17118．

[3]谢毓城，电力变压器手册.机械工业出版社，2003.