220kV变压器短路故障分析

李 娜 李 鹏

国网莱芜供电公司

220kV变压器短路故障分析

李 娜 李 鹏

国网莱芜供电公司

电力工业是国民经济的基础工业，是国家发展战略中的重点和先行产业。变压器作为电力工业中非常重要的组成部分，在发电、输电、配电、电能转换和电能消耗等各个环节都起着至关重要的作用，是电工行业的主要组成部分之一，也是国家经济持续发展和国家安全获取清洁能源的重要保障手段，在国民经济中占有非常重要的地位。在实际应用中要及时的分析出变压器短路故障的原因所在，及时做出处理，提高电力系统的稳定性。基于此本文分析了220kV变压器短路故障。

220kV变压器；短路故障；优化

1、概况

受恶劣天气影响，供电局某220kV变电站站外杂草被大风刮起，散落至运行中的高压设备，造成＃1主变变中跨线A相故障，后发展为A、B两相接地故障，短路电流达6.20kA，致使＃1主变绕组严重变形，无法继续使用。

该主变型号为SFSZ9-180000／220，7.5%，冷却方式为ODA。

2、220kV变压器短路故障原因

故障发生时变电站所在区域为雷雨大风天气，站外杂草被大风刮起，散落至运行中的设备构架上，导致＃1主变变中构架上绝缘击穿，是设备故障的直接原因。但变压器受外部短路电流冲击是诱因，变压器本身抗短路能力不足是主因。经分析验证，该变压器存在以下结构缺陷，导致其抗短路能力不足。

(1)变压器抗短路能力不足。设备故障时，流过A、B、C相中压绕组短路电流分别为5.64、6.20、2.59kA，但经生产厂家核算其抗短路能力仅为4.7kA。一般来讲，该类型变压器的抗短路水平应在6.3kA以上。

(2)压板未采用整压板(如图1所示)，降低了绕组的压紧力，易造成绕组纵向失稳变形；窗口位置压板没有有效压紧支撑，对绕组窗口位置没有形成有效压紧。从A相故障可知，正是压板断裂进一步扩大了绕组损坏程度。

图1 A相中低压压板断裂

(3)绕组未采用绕线内纸筒，加上导线的屈服强度不足，造成绕组径向失稳鼓包。

(4)由中压三相绕组均存在不同程度纵向失稳(如图2所示)以及绝缘破损可知，采用的非自粘换位导线纵向失稳许用应力较低，易造成绕组纵向失稳变形而酿成事故。

图2 中压绕组线饼纵向失稳绝缘纸破损点

3、变压器短路故障的处理对策

3.1 大力提高低压线圈强度

为提高幅向强度，低压内支撑应采用高强度的厚硬纸筒，绕线力求紧固，少留裕度，以控制幅向在短路作用下的压缩量，减少幅向变形损坏，为提高轴向强度，设计时对低压线圈应加大股线尺寸，减少股数、提高导线强度。线圈设内外撑条，增加撑条数量以减小等分，采用整块密化处理，线圈浸漆加固工艺及恒温干燥处理工艺等从各方面设法提高线圈刚度，降低线圈轴向弹性。此外尽可能不用螺旋绕组结构而选用其他强度更好的绕组结构。

3.2 线圈压紧装置设计

应牢记应以可靠性为大前提，当要求的参数与之矛盾时，应服从于可靠性要求，产品设计要适应工厂的实际工艺条件和我国材质情况，适应电网运行工况要求和安装维护的需要。我们要求压紧装置应恢复老型变压器行之有效的结构，废除绝缘压板，恢复钢压板。在新的高短路强度变压器设计出台之前，可暂用经过机械强度试验的加厚绝缘板，并采用整圆片板取代强度甚差的半圆形压板，压钉位置应在低压线圈中心与高压线圈中心均有布置，以取代目前压高不压低的错误作法。应用力矩搬手或其他监视压力强度的工艺确实达到线圈充分压紧以满足设计压力要求等等。采取有效措施彻底解决线圈干燥不彻底和器身干燥后存在低压线圈难以再压紧等工艺问题。

3.3.1 在设计时，降低绕组的不平衡安匝百分数，做好绕组的安匝平衡，降低机械振动力；

3.3.2 改善铁芯的截面形状，保证铁芯的圆度；

3.3.3 绕组采用内部硬纸筒，根据计算调整内外撑条数量，使用附撑条增加内绕组圆度；

3.3.4 采用合理的引线夹持结构，保证引线具有足够的机械强度；

3.3.5 采用半硬自粘性换位铜导线绕制，既增加了绕组机械强度，提高了变压器的抗短路能力，又大大降低了变压器的负载损耗。

3.4 变压器绕组变形普查

首先，根据变压器抗短路能力核查情况，对抗短路能力较差的变压器进行绕组变形试验；其次，对遭受出口及近区短路的变压器要及时进行绕组变形测试，确认无明显变形时，再结合其它试验数据决定其是否可安全运行；最后，对新变压器应及时进行绕组变形测试，建立绕组变形档案，方便日后分析与比对。

3.5220kV变压器的日常巡视维护

(1)检查变压器的声响应为平稳的嗡嗡声。(2)检查变压器的油色、油位、油温应正常，外壳清洁，无渗漏油现象。(3)检查变压器的瓷套管应无裂纹和放电打火现象。(4)检查变压器的瓦斯气体继电器应充满油。(5)检查变压器的防爆玻璃应完整。(6)检查变压器的冷却器应运行正常，冷却器故障容易引起变压器运行异常和跳闸。(7)检查变压器的呼吸器畅通，硅胶不应吸潮饱和变红，变色超过1/4时应进行更换，油封杯的油位应在刻度线以上。(8)检查变压器的各侧引线不应过松、过紧，接头接触良好，无发热现象，可用红外测温仪或红外成像仪进行检测。(9)检查变压器的中性点接地线完好，中性点接地线不正常容易引起电力系统事故。

总之，主变压器作为发电厂和变电所的主要设备之一，其安全、稳定运行对电网安全运行起着至关重要的作用，特别是220kV主变压器。因此，我们必须要对变电站主变压器存在的故障进行分析，并采取有效的措施做好防范。基于此，本文就220kV变电站主变压器的故障及防范措施进行分析，以期提供一些借鉴。

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