電力變壓器在電力系統中運行,發生短路是人們竭力避免而又不能絕對避免的,特別是出口(首端)短路,巨大的過電流產生的機械力,對電力變壓器危害極大。因此,國家標準GB1094和國際標準IEC76均對電力變壓器的承受短路能力作出了相應規定,要求電力變壓器在運行中應能承受住各種短路事故。然而,近五年來對全國110kV及以上電壓等級電力變壓器事故統計分析表明,因短路強度不夠引起的事故已成為電力變壓器事故的首要原因,嚴重影響了電力變壓器的安全、可靠運行。

　　本文就因外部短路造成電力變壓器損壞事故的情況作一統計分析,進而提出了減少這一類事故的措施,試圖以此促進制造廠對電力變壓器產品的改進和完善,同時促使運行部門進一步提高運行管理水平。

　　2　大型電力變壓器短路事故情況

　　由表1不難看出,電力變壓器短路強度不夠已成為導致電力變壓器損壞事故的主要原因之一,也成為電力變壓器運行中的突出問題。為此,提高大型電力變壓器抗短路能力勢在必行。

　　3　大型電力變壓器短路事故原因分析

　　3.1　電力變壓器本身動穩定性能差

　　電力變壓器因外部短路而損壞的因素很多,情況也比較復雜。但從近五年來電力變壓器短路事故發生的過程、現象及其事后的解體檢查情況看,電力變壓器之所以短路后立即造成損壞,主要是電力變壓器本身抗短路能力不夠。也就是說,電力變壓器動穩定性能先天不足,追其原因大致有以下幾點:

　　(1)變壓器結構設計中,對作用在電力變壓器繞組上的電動力,僅用靜力學的理論計算,看來是不能正確反映電力變壓器承受短路電流沖擊能力的。因為繞組各部分的作用力和形變的關系是很復雜的,也是隨時間在變化的。因此,只有對動態過程進行分析,才能使電動力的研究結果更符合實際情況。正是這一原因致使一部分電力變壓器在遭受低于規定強度的短路電流沖擊,且保護速動下,仍然發生繞組變形現象,甚至導致絕緣擊穿。這明顯地說明這些電力變壓器的動穩定性較差,不能承受短路瞬間的非對稱電流第一個峰值產生的電動力作用。如東北遼陽變電站一臺DFPSF-250000/500電力變壓器,在發生互感器事故時形成低壓側三相短路,造成低壓側引線支架多處斷裂,繞組變形,低壓X2端繞組與鐵心短路。事故時短路電流為105kA,低于電力變壓器應承受的電流值,保護動作也正常,但仍使變壓器損壞。又如江蘇諫壁發電廠一臺SFP-360000/220變壓器,在機組與電網解裂時,機組縱向差動保護、主變重瓦斯保護和發電機負序、主變零序保護動作,壓力釋放閥動作噴油、起火,導致A相高壓繞組變形,偏離軸線傾斜;A相低壓繞組有幾十根線匝從鐵心柱和壓板間冒出,嚴重變形;A相鐵心嚴重損壞。

　　事故后,多次組織由各方面專家組成的事故分析小組,對事故進行細致的分析,認為造成電力變壓器嚴重損壞的主要原因是電力變壓器承受短路能力不夠。吊心檢查還發現上述兩組電力變壓器的低壓繞組均采用機械強度很差的換位導線。此外,還有因繞組的動穩定強度不夠發生重復性事故。如山西神頭第一發電廠2號聯變120000kVA/500kV單相自耦電力變壓器,繼1990年B相事故后,又發生C相類似事故。運行中,由于220kV單相短路發展為B、C相短路,持續220ms,電力變壓器壓力釋放閥動作,高壓套管爆破,油箱焊縫開裂10處,繞組嚴重變形。這說明該組電力變壓器沒有承受近區短路故障的能力。

　　由上可見,在電力變壓器運行管理上有需要總結和改進之處。

　　由表1不難看出,電力變壓器短路事故臺次占同期事故臺次的百分數是逐年增長的,特別是1995年竟達49%左右,這已達到不能容忍的地步了。之所以出現這一局面,除了上述原因之外,還與長期受試驗條件所限,未能對110kV及以上電力變壓器在投運前對其短路強度進行考核,以及近年來城網改造對110kV電力變壓器需要量劇增,制造廠忽視了產品質量等情況有關。正因為這樣,一些制造廠的產品遇上一次外部短路即發生損壞事故。事故后有些制造廠在結構上未做任何改進又投產了而有些制造廠雖然對結構做了一些改進,但因試驗條件有限或耗資巨大,也無法來驗證各項改進措施的有效性,其電力變壓器短路事故仍然未見明顯減少。為此,要求變壓器制造廠在目前國內已具備短路試驗能力的情況下,應選取有一定代表性的產品進行短路試驗,以實際來考核典型產品承受短路的能力,同時驗證短路力的計算公式和各項工藝措施的有效性,最終達到提高產品的抗短路能力的目的。

　　4.2　所統計的短路事故中110kV電力變壓器居多表2列出了近五年因短路而造成不同電壓等級電力變壓器損壞事故的情況。

　　b.從設計上要盡量達到安匝平衡,工藝上要嚴格控制繞組抗短路能力。

　　c.提高繞組軸向強度的措施:采用恒壓干燥,墊塊預密化,改進鐵軛夾件結構,采用加強的整圓形壓板取代半圓形壓板,必要時采用鋼壓板以提高壓板的強度和剛度。

　　f.對生產量大的電力變壓器產品,其抗短路應通過試驗考核,以驗證強度計算的正確性。

　　各廠可結合自身條件研究新的結構加強方案。在短路試驗樣機上得到驗證的各種結構加強措施,應在相同或相烊似的產品上加以實施。

　　(4)運行部門也應采取措施,降低出口和近區短路故障幾率,如:提高繼電保護和直流電源的可靠性,要選用可靠性高的低壓設備,加強對低壓母線及其所有連接設備的維護管理,防止小動物短路和其它意外短路,防止誤操作和開關拒動或非同期合閘,選用全工況開關裝置,防止配電室“火燒連營”。對6～10kV電纜出線或短架空出線盡量不用重合閘,以避免事故擴大。

　　(5)電力變壓器繞組變形測量正在各地積極開展。經測量發現有問題的電力變壓器應通過吊檢和其它試驗進行綜合判斷,注意跟蹤檢查和修理,防止變形的積累演變成絕緣事故。避免電力變壓器在經歷出口短路后未經任何試驗和檢查就試投。

　　(6)鑒于近期已有一些廠家準備做電力變壓器的短路試驗,建議有關部門結合系統實際運行工況,參照IEC標準,制定適合我國國情的“電力變壓器短路試驗導則”(包括短路時間電流倍數、判斷標準等具體規定)。