老旧变压器抗短路能力不足的防范措施

老旧变压器抗短路能力不足的防范措施

发表时间：2018-11-13T19:33:30.470Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：高奋伟[导读] 摘要：随着电网规模的不断扩大，老旧变压器抗短路能力不足问题日益凸显，制约了电网的发展，影响了电网的安全稳定运行。

（邯郸供电公司河北邯郸 056000）

摘要：随着电网规模的不断扩大，老旧变压器抗短路能力不足问题日益凸显，制约了电网的发展，影响了电网的安全稳定运行。本文通过一起低压侧相间短路引发的变压器故障案例，剖析故障原因，总结了应对老旧变压器抗短路能力不足的措施。

关键词：电力变压器；抗短路能力；故障分析；防范措施

引言

电力变压器是发电厂和变电站的主要设备之一，在系统中承担着转换电压的作用，升压变通过升高电压实现远距离输电，同时减少线路损耗，降压变将电压降低为各级使用电压，满足客户用电需求。运行中的变压器发生故障，必定会造成大面积停电事故，对社会稳定、人民生命财产，甚至是国家安全造成不可估量的损害。但是随着电网规模的不断扩大，电力系统中的短路电流水平也逐年增大，对变压器的的抗短路电流水平提出更高的绝缘要求，目前在运的老旧变压器普遍存在设计绝缘裕度小、工艺水平低、制造质量差，已经出现绝缘老化、抗短路能力不足、缺陷频发的趋势，严重影响到电力系统安全稳定运行。以下通过一起低压侧相间短路引发的变压器故障案例，分析为保证老旧变压器可靠运行，当前电网条件下应采取的防范措施。

事故案例

2017年11月5日220kV某变电站35kV苑西线353线路、母线保护动作，后1号主变差动保护动作，本体重瓦斯动作。跳闸变压器型号为SFSZ10-120000/220，2005年4月投运，故障开关柜型号为GBC-40.5(F)-6，2008年1月投运。

现场检查发现353开关柜柜顶穿柜套管存在发热及电弧灼烧痕迹,C相套管连接铝排烧断，连接螺母存在明显放电痕迹。故障后，试验人员对1号主变进行了诊断性试验项目，试验数据见表1。

表1 1号变诊断性试验异常数据

试验日期：2017年11月6日天气：晴温/湿度：9℃/60.0%

依据Q/GDW 1168-2013输变电设备状态检修试验规程，数据分析如下：

1、油中溶解气体：1号主变乙炔含量9.052uL/L，超出规程要求值5uL/L，三比值编码为102，初步判断该主变内部发生过电弧放电。

2、绕组直阻：1号主变低压侧绕组直阻不平衡率9.46%，超出规程要求值2%。经换算得到低压侧相电阻分别为Ra:0.05662Ω，Rb:0.066978Ω，Rc:0.068129Ω。初步判断A相低压线圈可能存在匝间短路。

3、绕组频率响应：规程要求“绕组频响曲线的各个波峰、波谷点所对应的幅值及频率基本一致时，可以判定被测绕组没有变形”，1号主变频率响应曲线高压绕组基本一致，中、低压绕组存在波峰、波谷点不一致现象，初步判断该变压器可能存在绕组变形。

4、短路阻抗：1号主变短路阻抗高-中相间互差3.72%，中-低相间互差2.1%，均超出规程要求值2%，高-中初值差1.94%，超出规程要求值1.6%。进一步判断该变压器存在绕组变形。

5、电容量：低压-铁芯间电容量偏差最大，为2.18%，其次为中压-低压间，为-1.41%。初步判断该变压器低压线圈与铁芯间距减小，与中压线圈间距增大。

综合试验数据和故障时保护动作情况，初步判断该变压器由于低压侧相间短路产生大电流，导致绕组短时间内急剧发热，热胀冷缩和大电流产生的电动力使中低压绕组发生严重变形，变形部位的电场强度发生畸变，局部场强超过绝缘耐受值从而击穿绝缘油产生电弧放电。发生故障时，产气速率加剧，并且产生乙炔等特征气体，急剧膨胀的气体使变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，造成重瓦斯保护动作。

案例暴露的问题

据了解，该站发生过两次低压侧线路保护动作，短路电流均不超过3kA，持续时间均不超过2秒，远小于主变低压侧12.5kA的可承受短路电流,变压器不存在变形累积效应，由此反映出该变压器自身存在质量问题。在保护正常动作的情况下，承受了220ms的短路电流即发生内部损坏，暴露了该变压器抗短路能力不足，无法有效承受正常情况下短路冲击。由于该变压器为2004年生产,当时执行的是《电力变压器承受短路能力标准GB1094.5-2003》,出厂时满足抗短路能力要求。但是按照2009年6月1日发布的GB1094.5-2008附录A中给出的短路能力指导性评估原则进行计算校核，该主变不能满足全工况条件下的抗短路能力要求。

解决方案

目前，2009年前在运的变压器均执行的是老标准的抗短路能力要求，已经不能满足当前电网运行需求。而在运的老旧变压器数量多，且承担部分重要用电负荷，为保证电网的安全运行，建议采取以下措施应对老旧变压器抗短路能力不足的状况。

1、针对系统老旧变压器，缩短红外测温、油色谱带电检测、变压器高频局部放电的检测周期，在迎峰度夏、度冬等负荷高峰时间段应适当增加检测频次。

2、避免低压侧短路故障。在例行检修维护中，对老旧变压器低压侧设备及低压侧各连接部分的螺栓紧固情况进行全面排查。同时对低压侧设备定期进行隐患排查和红外带电检测，发现缺陷及时消除，以防发展成短路故障，引起主变跳闸。

3、优化电网运行方式。通过新增变压器或转带负荷等方式适当减轻老旧变压器供电负担。

4、根据电网运行规划、老旧变压器运行年限、所带负荷大小及负荷重要程度分批次、分区域逐步更换老旧变压器，采用抗短路能力强的新型变压器。

结束语

老旧变压器抗短路能力不足已经成为电网发展的一块短板，我们在扩大电网规模、发展电网新技术的同时，更要注重老旧变压器的治理工作，这样才能确保电网安全可靠运行。