防止外部短路造成主变压器损坏事故的对策

统计数据显示，近年来，我110千伏及以上干线变压器外部短路造成的损坏事故明显增加，大部分故障干式变压器损坏严重，部分已扩大为后果极其严重的系统事故。这是一个亟待解决的重大安全问题。有必要通过统计分析找出事故发生的原因及其增长，并研究切实可行的对策加以抑制。1.1.11从1990年到1996年，110千伏及以上电压等级的主变压器有124台因外部短路而损坏，占同期409台主变压器事故的30.3%。从时间分布来看，从1990年到1991年，这一比例不到10，从1992年到1995年，平均每年增加10左右，1996年达到50，其中110千伏电压等级45.2，220千伏电压等级56。在外部短路损坏的主变压器中，短路点发生在干式变压器低压侧，占80%以上。1.2某省会所在地供电分公司运行的110 ~ 220 kV主变压器50台。1998年至1999年两年间，电压等级为110 ~ 220千伏的主变压器损坏7台，其中6台是由于干式变压器低压侧外部短路造成的，占事故总数的85.7%。相关信息见表1。注：1。除5、6项外，均为低压侧外部短路引起，占85.7%。2.干式变压器额定容量与低压母线短路容量之比为4.88 ~ 9.77，第2项除外，为11.475。3.重瓦斯跳闸占7次中的4次，为57次。2原因分析2.1近年来，由于电力企业对主要设备绝缘监督的重视和加强，特别是油中微量气体色谱检测技术的推广和完善，带电测试和在线检测的发展，在缺陷阶段发现并及时处理了绝缘受潮、局部过热、铁芯多点接地、分接开关不良等渐进式故障，大大降低了主变压器这类故障的发生率。许多由外部短路引起的主变压器损坏事故都是突发性的。虽然部分主变压器因故障电流冲击的积累效应而损坏，但由于缺乏预诊断手段和低压侧保护不完善，外部短路冲击损坏的事故比例增加。2.2随着系统的发展，干式变压器容量的增加，线路和设备的增加，短路故障和短路电流的数量会增加，主变压器承受短路冲击的环境会变得更加恶劣，在其他阈值相同的情况下，主变压器的损坏概率也会相应增加。2.3从家统计数据可知，新投入运行的干式变压器在外部短路损坏引起的故障中占很大比例。从1990年到1996年，21%在1年内投产，55%在5年内投产。然而，某供电分公司的干式变压器在投入运行后5年内100%损坏。这表明，近年来，干式变压器制造商在改善动态和热稳定性技术方面进展甚微。同时，由于干式变压器制造商数量众多，质量控制仍存在许多问题。2.4部分运行单位存在“干式变压器制造质量问题只能由厂家解决”的等待思想，阻碍了尝试采取综合措施。3预防对策3.1作为用户，要有强烈的自我保护意识，严格选择质量好的干式变压器产品。3.1.1干式变压器的质量应作为工程订单投标的先要门槛。在进行经济比较时，我们应该考虑到运行中可能因冲击损坏而造成的事故损失和维修费用等较大的运行成本。3.1.2质量要求和索赔应在订单合同中详细说明。如果在运行中发生质量事故(例如，由于动态稳定性不足造成的短路冲击造成的损坏)，应提出索赔 #p#分页标题#e#

(2)应严格控制每侧缠绕高度的一致性，较终达到设计和工艺要求的高度；绕组应具有平衡且足够的轴向压力。压缩结构应确保足够的机械强度。(3)导线固定支点的材料和结构应具有足够的强度，导线焊接质量应良好。(4)内绕组与芯柱之间的支撑应有足够的强度，防止绕组径向失稳变形。(5)应严格执行制造工艺，如保护内外撑和上下块严格对齐，不得错位。3.2防止近区三相短路，降低低压侧外部故障发生率3.2.1选择可靠性高的成套配电装置。家标准没有规定10 ~ 35 kV开关柜的选择，这种电压等级的成套开关柜种类较多，厂家较多，选择要慎重。重要的大型变电站可考虑采用SF6全封闭组合式配电柜。3.2.2加强配电设备的改造和维护。更新故障率高的旧配电设备，加强维护，防止过热，定期检查，坚持真空开关灭弧室耐压试验。3.2.3完善连接和运行方式。比如220/110/10kV区域变电站，10kV仅作为补偿，避免配电线路引出；在母线上加装抗谐振过电压装置；在运行模式下，对于有两个或两个以上主变压器的变电站，可以为中压侧断开运行创建一个阈值，以减少短路电流，提高继电保护灵敏度。3.2.4加强线路出口段的故障保护。先先，要防止出线电缆的故障，防止电缆敷设时的损坏，严格注意电缆头的质量，电缆沟内有良好的操作环境，电缆路径有保护措施。架空线主要是为了防止附近地区短路。表2列出了1公里架空线路的母线短路电流和短路电流之间的关系。从表2可以看出，当母线短路电流在20 ~ 20 ~ 31.5千安之间时，架空出线1公里处的短路电流约为母线短路电流的1/2，绕组承受的电动势与冲击电流的平方有关。因此，先先要实现架空线路先端绝缘，如使用绝缘导线和爬坡距离大的设备。3.3改进干式变压器的继电保护3.3.1改进气体保护和差性能

动保护的投运率。尽量加大差动保护范围(如低压侧的CT安装应尽量靠近母线侧)，以使干式变压器本体之外、差动保护范围之内的短路快速切除。 3.3.2加强干式变压器低压侧的后备保护。在低压侧增加“相间电流限时速断保护”，必要时可加装母线保护，进一步提高保护的快速性。 3.3.3改善高压侧对低压侧故障的后备保护。用高、低压侧或三侧电压闭锁并联方式，提高高压侧复合电压闭锁过流保护对低压侧故障的电压灵敏度；以中、低压侧解列运行或装设一套I高-I低的过电流。 随着民经济的飞速发展，现代化电网也随之不断完善和壮大，电力调度自动化系统使老式电网系统图的电力调度模拟屏上所要求的遥测、遥信量不断增加，使得电力调度模拟屏越来越显得拥挤不堪，更是无法实现全屏对位。因此，为适应现代化大电网状态调度的要求，对老式电网系统图的调度模拟屏进行改造已势在必行。 现以安微池州电力系统电力调度模拟屏的改造为例，浅述一下电力调度模拟屏的改造。 1屏面布置的改造 随着池州电网的不断扩大，所辖变电站和与池州电力系统联络的厂站的不断增多，原电网系统图所做的电力调度模拟屏布线密集，且要求上屏量太多，本地区下属县市相关联络厂站又没有上远动，加上与池州电网相联络的兄弟电网相关厂站远动信息无法采集，使得整个调度模拟屏处于“半对半错”状态。由于每天要求调度员人工设置的量过多，时间一长，调度员无法问津其状态是否正确，模拟屏无法实现全屏对位，便成了摆设品，对调度工作无法起到协助作用。针对这一事实，我们采用该原电网系统图模拟屏为电网网络图模拟屏的办法，网络图中每个方块代表一个厂站，只画出与该厂站有关的联络线，每个厂站具体一次系统结线图可在远动终端CRT中直接显示。这样大大减化模拟屏的布线，在模拟屏上只上对调度员特别重要的信息量，如：各厂站间联络线路的潮流、联络线路检修时所挂接地线、电厂(站)所发出力及各变电站内用户实际所用有功等。在模拟屏两侧分别放置：时间表、安全运行天数、总有功、总无功、总功率和电厂(站)有功、无功出力。 2模拟屏改造及技术要求 2.1网络图中以方框代表某一厂站，方框颜色和线路颜色代表电压等级，方框中放置一液晶显示器和厂站名光字牌，如图1所示。 技术要求： 图1池州变模拟屏改造示意图 (1)代表某一厂站的方框外框颜色由该变电站的较高电压等级决定。 (2)方框内液晶显示器可翻页显示该厂站所发(用)总有功、总无功以及各出线负荷情况。 (3)厂站名以光字牌设置，正常情况下不亮；当该厂站有事故变位时，光字牌红光闪亮(可人工复位)；当该厂站有工作时，光字牌可人工置为黄光亮。 (4)联络线路的颜色由该线路的电压等级决定，联络线路中间放置的液晶显示器显示该线路的方向潮流。 (5)联络线路开关以红、黄光分别表示合、分状态，当该开关事故变位时闪光(事故分闸黄光闪，事故合闸红光闪)。 (6)联络线路刀闸及接地刀闸(或接地线)采用电磁翻牌，用与线路相同的颜色直接镶嵌在模拟屏上模拟该刀闸。 2.2模拟屏不另加屏控机，只需将远动信息通过调度台工作站直接上屏，由调度台工作站控制模拟屏的智能箱和智能显示器。模拟屏人工修改可由调度台工作站直接进行不下位操作，以达到屏控目的。控制方式如图2。 2.3其它技术要求 (1)模拟屏应具备多级调光功能，以适应不同环境亮度的要求。 (2)模拟屏上远动系统不能采集的量和一些没有上远动厂站的信息量，均可进行人工不下位修改操作。 (3)当系统有事故变位时，不仅要求相应厂站光字牌闪红光告警，同时还应有音响告警，且均可人工复位。 图2模拟屏控制图 3模拟屏全屏对位问题的解决 模拟屏全屏能否对位，是关系到模拟屏能否真正对调度工作起到帮助作用的关键。对于改造后的模拟屏，除了远动系统采集到的实时信息外，仍存在一些与本地区电网相联的相关厂站信息量无法采集和一些非电动倒闸远动无法采集其信息量的问题。这些问题在老式系统图模拟屏中，由于上屏量太多，对位问题很难解决。而在改造后的模拟屏上，由于需要人工对位的量很少，且把与本地区电网相联的相关厂站，在调度台工作站中用“虚拟站”设置，并把人工设置某厂站有工作也放在“虚拟站”中，使调度人员能非常方便地对模拟屏完成对位修改。 4改造后模拟屏的优点 4.1因为模拟屏网络图给出了大电网的联络框架，对系统实行状态调度所要的实时信息均能在屏上反映，且全屏整齐清晰。在系统有关联络线检修时，接地线位置、数目均能在屏上清晰反映，全网有功、无功、视在功率均实时上屏，切实满足了调度人员的工作需要，对电网的安全调度和经济调度起到了非常重要的作用。模拟屏还弥补了CRT显示范围小的弱点，而CRT又能显示某一厂站详细结线图，二者相辅相成。 4.2厂站名用光字牌形式设置，并能人工设置光字牌亮黄光表示该厂站为工作状态，此项功能对调度人员交接班起到重要提醒作用，使接班人员对当时有哪些厂站工作一目了然。 4.3模拟屏不另加屏控机，而将远动信息通过调度台工作站直接上屏，不仅使得上屏信息更加准确和实时化，也节约了另加屏控机的经费开支。 来源：中电力网#p#分页标题#e#