10kV配网短路对主变压器构成严重威胁.doc

10kV配网短路对主变压器构成严重威胁
摘要:剖析了主变压器动热稳定性的问题,分析了主变压器外部运行环境和结构设计和工艺等问题,提出了提高变压器动稳定性的措施。
关键词:配电网;主变压器;动热稳定性;措施
0 引言
变压器的动稳定问题近年来已成为热门话题,提高变压器的动稳定性已是制造和运行部门的共同愿望,相关措施正在制定。目前存在问题是已投入使用和即将投入使用的变压器,是否能抗得住频繁发生的短路现象。我局投入使用的变压器最早的是20世纪70年代产品,其次是20世纪80年代,再次是当今年代的,也有一极小部分近期的。现对该类变压器的动热稳定性剖析如下。
1 主变压器外部运行环境
我局主变压器外部运行环境的特点为:①在最大负载时也是环境温度最高之时;②城区电网越来越大而密,短路容量相应增大;③出口短路的故障频繁(包括近、远距离短路)。前两个特点可通过直接控制变压器的负载和变压器的阻抗进行限制,而第三个特点对主变压器威胁最大,因其涉及面广,且因素多,特别是频繁的短路冲击,破坏性极大。据初步统计近期全局范围10kV配网发生的短路故障42次,4个变电站发生10kV馈电线路及母线短路次数典型统计见表1。
表1 10kV配网及母线短路次数
站别
航侧变
黄浦变
新华变
珞珈变
1号主变及母线
4
3
3
6
2号主变及母线
6
8
3
5
总计
10
11
6
11
虽说馈电线路的短路电流值一般在3000~12000A以至更高,但对变压器而言应该有承受能力,按文[1]的规定,变压器在规定的过电流条件下承受外部短路的热、动稳定效应而无损坏。~50MVA第Ⅱ~Ⅲ类变压器应承受能力为12~19kA(阻抗压降约13%),一般足以承受10kV母线及馈线短路冲击,但各厂家结构设计和工艺存在分散性,特别是20世纪90年代中期以前的各厂家产品,其承受短路的能力均未确认,在短路累积次数过多时,会对变压器构成严重威胁。
2 变压器结构设计和工艺上的问题
目前我局在运行不同年代的变压器,其内部结构有差别,特别是线圈端部压紧结构。从每次变压器大修的检查结果看,220kV变压器比110kV的情况好,线圈基本没产生变形。其原因是:①变压器自身容量大,穿越变压器的短路电流也大,设计的动稳定性的裕度大;②线圈的导线规格尺寸大,机械强度大,承受过电流的能力强;③制造时工艺谨慎,线圈绕制和套装的工艺误差控制严谨,各线圈压紧力均衡,因而能经得起出口短路冲击,④220kV系统变压器的继电保护较完善,要求严格、配合好;⑤10kV侧,大部分变电站无直配负荷因而短路冲击的概率小;⑥10kV侧一般装设了串联电抗器,对短路电流有限制作用。
从全国变压器统计的事故中,因短路强度不足引起的事故,110kV变压器占70%以上,此数字一方面反映我局运行的110 kV变压器在大修或抢修时发现有3台变压器线圈有不同程度的变形,其中航变1号主变尤为严重见图1,C相调压线圈向外凸出变形严重,A、B相上下端部垫块松动脱落,这仅仅只是外部检查,处于线包内侧的低压(即便10kV)线圈无法检查有否变形,导致110kV变压器动稳定性不足的因素为:
线圈下端部垫块松动,特别是下铁轭分级梯形部分的垫块松动,说明低压线圈下部支撑已形成弱点,局部压力松弛,易形成抗短路时电动力的