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淺談電力系統(tǒng)中變壓器抗短路能力提高的措施

點(diǎn)擊次數(shù):411 更新時(shí)間:2022-08-11
  淺談電力系統(tǒng)中變壓器抗短路能力提高的措施
 
  一、電力變壓器概述
 
  電子電力變壓器主要是采用電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,其基本原理為在原方將工頻信號通過電力電子電路轉(zhuǎn)化為高頻信號,即升頻,然后通過中間高頻隔離變壓器耦合到副方,再還原成工頻信號,即降頻。通過采用適當(dāng)?shù)目刂品桨竵砜刂齐娏﹄娮友b置的工作,從而將一種頻率、電壓、波形的電能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能。由于中間隔離變壓器的體積取決于鐵芯材質(zhì)的飽和磁通密度以及鐵芯和繞組的最大允許溫升,而飽和磁通密度與工作頻率成反比,這樣提高其工作頻率就可提高鐵芯的利用率,從而減小變壓器的體積并提高其整體效率。
 
  二、提高電力變壓器抗短路能力的措施
 
  變壓器的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行與出力,取決于本身的制造質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境以及檢修質(zhì)量。本章試圖回答在變壓器運(yùn)行維護(hù)過程中,有效預(yù)防變壓器突發(fā)性故障的措施。
 
  電網(wǎng)經(jīng)常由于雷擊、繼電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)等造成短路,短路電流的強(qiáng)大沖擊可能使變壓器受損,所以應(yīng)從各方面努力提高變壓器的耐受短路能力。變壓器短路沖擊事故的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,制造原因引起的占80%左右,而運(yùn)行、維護(hù)原因引起的僅占10%左右。有關(guān)設(shè)計(jì)、制造方面的措施在第二章已有論述,本章著重就運(yùn)行維護(hù)過程中應(yīng)采取的措施加以說明。運(yùn)行維護(hù)過程中,一方面應(yīng)盡量減少短路故障,從而減少變壓器所受沖擊的次數(shù);另一方面應(yīng)及時(shí)測試變壓器繞組的形變,防患于未然。
 
  (一)規(guī)范設(shè)計(jì),重視線圈制造的軸向壓緊工藝。制造廠家在設(shè)計(jì)時(shí),除要考慮變壓器降低損耗,提高絕緣水平外,還要考慮到提高變壓器的機(jī)械強(qiáng)度和抗短路故障能力。在制造工藝方面,由于很多變壓器都采用了絕緣壓板,且高低壓線圈共用一個(gè)壓板,這種結(jié)構(gòu)要求要有很高的制造工藝水平,應(yīng)對墊塊進(jìn)行密化處理,在線圈加工好后還要對單個(gè)線圈進(jìn)行恒壓干燥,并測量出線圈壓縮后的高度;同一壓板的各個(gè)線圈經(jīng)過上述工藝處理后,再調(diào)整到同一高度,并在總裝時(shí)用油壓裝置對線圈施加規(guī)定的壓力,最終達(dá)到設(shè)計(jì)和工藝要求的高度。在總裝配中,除了要注意高壓線圈的壓緊情況外,還要特別注意低壓線圈壓緊情況的控制。
 
  (二)對變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn),以防患于未然。大型變壓器的運(yùn)行可靠性,首先取決于其結(jié)構(gòu)和制造工藝水平,其次是在運(yùn)行過程中對設(shè)備進(jìn)行各種試驗(yàn),及時(shí)掌握設(shè)備的工況。要了解變壓器的機(jī)械穩(wěn)定性,可通過承受短路試驗(yàn),針對其薄弱環(huán)節(jié)加以改進(jìn),以確保對變壓器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)做到心中有數(shù)。
 
  (三)使用可靠的繼電保護(hù)與自動(dòng)重合閘系統(tǒng)。系統(tǒng)中的短路事故是人們竭力避免而又不能絕對避免的事故,特別是10KV線路因誤操作、小動(dòng)物進(jìn)入、外力以及用戶責(zé)任等原因?qū)е露搪肥鹿实目赡苄詷O大。因此對于已投入運(yùn)行的變壓器,首先應(yīng)配備可靠的供保護(hù)系統(tǒng)使用的直流電源,并保證保護(hù)動(dòng)作的正確性。結(jié)合目前運(yùn)行中變壓器杭外部短路強(qiáng)度較差的情況,對于系統(tǒng)短路跳閘后的自動(dòng)重合或強(qiáng)行投運(yùn),應(yīng)看到其不利的因素,否則有時(shí)會加劇變壓器的損壞程度,甚至失去重新修復(fù)的可能。目前已有些運(yùn)行部門根據(jù)短路故障是否能瞬時(shí)自動(dòng)消除的概率,對近區(qū)架空線(如2km以內(nèi))或電纜線路取消使用重合問,或者適當(dāng)延長合間間隔時(shí)間以減少因重合閘不成而帶來的危害,并且應(yīng)盡量對短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢查。
 
  (四)積極開展變壓器繞組的變形測試診斷。通常變壓器在遭受短路故障電流沖擊后,繞組將發(fā)生局部變形,即使沒有立即損壞,也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患。首先,絕緣距離將發(fā)生改變,固體絕緣受到損傷,導(dǎo)致局部放電發(fā)生。當(dāng)遇到雷電過電壓作用時(shí)便有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿,導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故,甚至在正常運(yùn)行電壓下,因局部放電的長期作用也可能引發(fā)絕緣擊穿事故。
 
  因此,積極開展變壓器繞組變形的診斷工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問題的變壓器,并有計(jì)劃地進(jìn)行吊罩驗(yàn)證和檢修,不但可節(jié)省大量的人力、物力,對防止變壓器事故的發(fā)生也有極其重要的作用。
 
  傳遞函數(shù)H(jw)(即頻率響應(yīng)特性)的零、極點(diǎn)分布情況與二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的元件及連接方式等密切相關(guān)。大量試驗(yàn)研究結(jié)果表明,變壓器繞組通常在10KZ~1MHZ的頻率范圍內(nèi)具有較多的諧振點(diǎn)。當(dāng)頻率低于10KHZ時(shí),繞組的電感起主要作用,諧振點(diǎn)通常較少,對分布電容的變化較不敏感;當(dāng)頻率超過1 MHZ時(shí),繞組的電感又被分布電容所旁路,諧振點(diǎn)也會相應(yīng)減少,對電感的變化較不敏感,而且隨著頻率的提高,測試回路(引線)的雜散電容也會對測試結(jié)果造成明顯影響。
 
  由于變壓器繞組變形測試儀價(jià)格昂貴,且對人員的素質(zhì)要求高,在生產(chǎn)運(yùn)行中不易普遍開展。因此,在實(shí)際工作中,依據(jù)變壓器繞組電容變化量來判斷繞組是否變形的方法,可以作為頻率響應(yīng)法的有益補(bǔ)充。尤其在頻率響應(yīng)法不具備條件的情況下,可以通過橫向、縱向?qū)Ρ确e累的實(shí)測電容量,及時(shí)掌握變壓器繞組的工作狀態(tài),以便降低事故發(fā)生的概率,確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
 
  (五)加強(qiáng)現(xiàn)場施工和運(yùn)行維護(hù)中的檢查,使用可靠的短路保護(hù)系統(tǒng)。現(xiàn)場進(jìn)行變壓器的安裝時(shí),必須嚴(yán)格按照廠家說明和規(guī)范要求進(jìn)行施工,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),對發(fā)現(xiàn)的隱患必須采取相應(yīng)措施加以消除。運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)變壓器的檢查和維護(hù)保修管理工作,以保證變壓器處于良好的運(yùn)行狀況,并采取相應(yīng)措施,降低出口和近區(qū)短路故障的幾率。為盡量避免系統(tǒng)的短路故障,對于己投運(yùn)的變壓器,首先配備可靠的供保護(hù)系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng),以保證保護(hù)動(dòng)作的正確性;其次,應(yīng)盡量對因短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢查,可用頻率響應(yīng)法測試技術(shù)測量變壓器受到短路跳閘沖擊后的狀況,根據(jù)測試結(jié)果有目的地進(jìn)行吊罩檢查,這樣就可有效地避免重大事故的發(fā)生。