发电机变压器通过荷兰KAMA实验室短路试验

徐春苗

摘要    通过对大容量发电机变压器短路强度的研究，特变电工260MVA-420/20kV大容量发电机变压器成功通过荷兰KAMA实验室短路试验。

【关键词】大容量发电机变压器 短路试验 KEMA

随着印度本土经济的快速发展，电力行业的发展也被快速推进。电力变压器运行过程中所承受的电磁负荷非常高，致使漏磁场显著增强，由此给变压器带来一系列问题，其中尤为重要的一项是变压器的承受短路能力。印度电力部门已明确要求印度境内的各类变压器需做抗短路试验。为此，我公司针对印度市场研制了满足要求的高可靠抗短路能力的发电机变压器。

1 发电机变压器技术参数

印度国家火电公司（NTPC）技术规范技术参数如下：

电压变比：420/√3kV±2x25%/20kV;容量：260MVA;短路阻抗：15.0%;

高压绕组绝缘水平：LI1425-SI1175-AC630;低压绕组绝缘水平：LI170-AC70;

连接组别：li0。

2 绕组排列

国内发电机变压器采用低压U型结构，调压线圈串联在高压绕组上，没有独立调压线圈，新设计结构绕组排列是低压-高压-调压，如图1和图2。

3 变压器辐向失稳强度研究

辐向失稳这种损坏主要是短路绕组的轴向漏磁场和在线匝流动的电流之间相互作用产生的辐向点动力作用在绕组线饼上导致变压器辐向失稳，绕组破坏表现形式大多为内绕组出现变形，发生鼓包、扭曲、移位等不可恢复的后果，其发展的典型形式是绝缘损坏，随后出现匝间短路、饼间击穿、主绝缘放电或完全击穿，对抗受辐向短路力的措施：

（1）绕组要均匀地与铁心接触，低压采用硬纸筒，心柱与硬纸筒之间空隙撑实。

（2）增加撑条根数，加大导线截面，消除当绕组受短路力作用时产生的应力集中现象。

（3）采用立式绕线机，降低绕组绕制系数。

（4）绕组的恒压干燥，原因是垫块及绕组的匝绝缘尺寸受含水量的影响很大。

（5）出线头要紧密绑扎固定。4变压器轴向失稳研究

变压器的轴向力是由于线圈的横向漏磁场所引起的，内线圈一般产生比外线圈大得多的轴向力，同时轴向力有使安匝不平衡加剧的趋势，对抗受轴向短路力的措施：

（1）在设计时，应尽量调整轴向安匝的不平衡度，使之能控制在5%之内。

（2）器身干燥和轴向压紧。

（3）绕制线饼的松紧度对导线的抗倒伏强度有很大的影响，线饼绕制的越紧，各匝间的摩擦力变大，其抗倒伏强度越高。

（4）加大軸向预紧力，会降低轴向力。

（5）加大饼间垫块的受压面积会降低轴向力，同时提高线饼轴向抗倒伏强度。

5 短路强度计算

根据公司引用乌克兰专用验证软件按照标准IEC60076-5-2006，承受短路的能力验证，高压线圈、低压线圈、调压线圈在最大分接、额定分接、最小分接三种工况下进行验证，对于变压器短路强度重点考核指标中的环形拉应力、环形压缩应力、导线辐向弯曲应力、导线轴向弯曲应力、线饼倒伏强度、导线纸绝缘压缩应力的安全系数都大于1.0，可以认为其在短路工况下是安全的。这点也从该变压器顺利通过短路试验得到证明。

6 荷兰KAMA实验室电抗测量和变压器返厂复试试验

通过表1可以看出电抗测量最大偏差为0.4%。满足IEC60076-5允许的最大偏差为1%要求。从图3可以看出，发变机变压器在荷兰KAMA短路试验过程中没有出现任何异常。按照IEC标准通过短路试验后需返厂做复试试验和内检。返厂后通过所有例行试验，阻抗值试验前后偏差小于±1%。图4工厂内检，变压器绕组、线圈垫块、撑条、引线支架等都没有发生位移在工厂的所有检查结果都在IEC允许的范围内。

7 结论

要成功地解决电力变压器的短路耐受能力问题，必须进行适当的设计和开发，并对制造过程进行控制和监造。我公司研制的260MVA/400kV发电机变压器一次性通过了短路试验。

参考文献

[1]1IEC60076-5-2006电力变压器承受短路能力.

[2] 王卿玮.变压器运行中短路损坏事故及原因分析[J].中国新技术新产品，2009（16）：119.

[3] 姜益民.变压器抗短路能力简析[J].变压器，2002，39（04）：26-31.