三裂解整流变压器改造提高抗短路能力

张 勇，林鹏飞，杨 斌

(1.日照钢铁有限公司，山东 日照 276806，2.西安西无二电子信息集团有限公司，陕西 西安 710082)

0 前言

三裂解传动整流变压器应用于交流变频调速系统，用一台三裂解传动整流变压器替代三台普通双绕组传动整流变压器，具有占地面积小、维护工作量低、损耗低、投资小等优点，因此在钢铁行业广泛应用。作为主传动整流变压器应能承受长时间轧钢冲击过负荷，如果变压器结构设计及参数不合理，会造成内部变压器线圈发生严重变形，抗二次侧短路能力降低，运行中或送电瞬间易发生变压器损坏事故，如果没有备用变压器投入运行，对生产造成很大的经济损失。

1 故障情况

近期，日照钢铁1 580带钢厂选用的某厂生产的变压器频发故障，对生产造成了很大的损失。经检查，发现该系列产品故障现象基本相似，主要是线圈烧毁、变形，部分产品压紧线圈用压板损坏，经初步分析，该现象表明变压器抗短路能力不够，当频繁受到冲击后，绕组发生变形，严重时损坏绕组引线绝缘，引起匝间短路，烧毁线圈。图1～图4为不同型号变压器吊心后的损坏情况。

2 故障分析

为了降低变压器事故率，决定对该系列产品全部进行改造，该变压器基本参数如下。

产品型号 ZSF3F-12000/35

联接组别 Dy11y11y11

电压 35000/1150V

阻抗电压 8.07%

空载电流 0.34%

空载损耗 9.11 kW

实际测量空载损耗 12.626 kW

高压对低压分裂阻抗 6.42%

高压对低压总阻抗 7.93%

从实际测量数据可知，空载损耗值高于用户提供数据，阻抗值对应高压对低压总阻抗值，实际测量值低于8.07%，使变压器抗短路能力降低。

原变压器高压绕组为饼式结构内线圈，低压绕组为外线圈，多路连续式结构。

按原变压器参数及结构对变压器进行受力分析，结果见表1。

表1 短路时受力计算结果Tab.1 Calculated results of stress when short circuit

所计算的短路时受力处在允许范围内，但是数值较大，变压器在长期运行过程中会受到频繁性、周期性负荷冲击情况下，不可避免的会对绕组造成一定的损伤，日积月累，损伤加大，最终造成变压器事故，影响变压器使用寿命。

对于变压器内线圈来说，会受到向内收缩的短路力，外线圈受到向外的短路力，由于产品容量关系，高压线圈线规相对于低压线规小，承受短路力能力相对于低压线圈差。如果作为高压做为内线圈使用，由于撑条存在，致使两撑条跨度之间的导线在径向作用力的情况下，还会产生弯曲力，其相对于低压线圈作为内线圈变形会更严重。

3 改造方案

3.1 参数及线圈布置调整

根据三裂解变压器运行特点，决定提高变压器阻抗值，以提高变压器抗短路能力。改造后变压器阻抗提高到9%，输出电压由1.15 kV变更为1.18 kV。低压压线圈改为饼式结构，做为内线圈 (靠近铁心)，并绕制在硬纸筒上;高压线圈采用饼式结构，为外线圈;根据电网的供电情况，网侧电压波动不大，决定取消分接开关(可使绕组安匝分布更加合理)。高低压线圈均采用半硬线绕制，提高导线应力和线圈抗短路能力。

为减小冲击对内线圈的影响，决定增加撑条根数，减小绕组引线在圆周上撑条之间的跨度，增大引线与垫块的接触面积，使绕组抗短路能力提高。

对改造后的变压器进行受力分析，短路力计算结果见表2。

表2 短路力计算结果Tab.2 Calculated results of stress caused by short circuit

改造后，变压器抗短路能力有很大提高，降低减小因绕组受冲击而引起的事故率，延长变压器的使用寿命。

3.2 引线夹持

为了降低引线漏磁场，减小引线产生的附加损耗，要求引线间距越近越好。而从引线运行时受力情况来说，则要求引线间距越大越好。一般大截面的铜母线彼此间靠的很近，在变压器短路时产生很大的机械力;变压器经过长途运输，运行中的各种过电压，以及电网事故短路电流的冲击作用之后，要保证引线有足够的机械强度，在变压器运行期限内保证引线之间的相对位置基本不变，所以要求有足够可靠的夹持，原产品低压引线除上部外几乎没有加持，当受到较大的冲击时，可能造成引线变形或线间短路，还可能引起绕组损坏，造成变压器事故的发生。因此，在对变压器进行改造时，对引线部位进行了可靠的夹持，避免由于引线问题而引起的事故。

3.3 器身用压板

器身压板作为连接器身与夹件的部件，必须有足够的强度和刚度，保证变压器受到冲击时，由于绕组作用在压板上的轴向力不损坏;可以考虑将压钉与压板接触部位相当于一个点受力(器身受到冲击时压钉对于压板的反作用力)，而压板其余部位受到向上的力，如果刚度不够容易损坏，修理前压板厚度35 mm，修理后压板厚度为50 mm。

4 结束语

投入运行后效果比较理想，因此对于变压器制造厂来说，要充分考虑变压器用户的使用情况，满足用户提出的参数要求，对于短路阻抗值最好取正偏差，虽然会增加变压器的制造成本，却能有效的提高变压器抗短路能力。

三裂解传动整流变压器作为交流变频调速系统中的重要组成部分，对整个系统的安全稳定运行有至关重要的影响，尤其是钢铁企业，工作负荷大，工况恶劣，要定期对变压器进行检修，例如油样分析、短路阻抗测量或测量绕组变形等，提前了解变压器运行情况，了解变压器是否带伤运行，及时对发生的问题进行处理，避免问题的扩大化，降低事故率。

［1］ 吉亚民，张霁．变压器承受短路能力核算和绕组变形测试 ［J］．变压器，2008(3)．

［2］ 王梦云．110kV及以上变压器事故统计分析［J］．供用电，2006，23(1):1－5．

［3］ 王梦云．2002－2003年国家电网公司系统变压器类设备事故统计与分析 (一) ［J］．电力设备，2004，5(10):20－26．

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