文档介绍：降低在线变压器短路事故率的若干思路
摘要:主要从运行管理的角度,介绍了变压器短路事故的严重程度。分析了影响短路电流的因素及导致短路事故的机理,提出了降低变压器短路事故的措施。
关键词:变压器   短路电流   短路强度   事故
1 电力变压器的短路事故
近十几年来,因电力变压器短路而导致的事故不断增加,已直接威胁到城乡电网的安全运行,据统计,110kV及以上电压等级的电力变压器(以下简称大变压器)短路事故近两年已独占事故总数的一半,见表1。
特别要强调的是,电力变压器的事故率在供电的各类设备中一直是名列前茅的。表2列出了三类主要供电设备事故率的对比。
表1 电力变压器短路事故统计
年份/年
事故
1985~1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
短路事故台次n1
21
2
3
18
22
21
29
29
事故总台次n2
192
34
56
76
69
57
59
58
短路事故份额
(n1/n2)/%
表2 供电设备事故率对比(事故台次/运行台数×100%)
年份/年
设备  
名称
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
互感器
断路器
变压器
 
同时,大变压器又是电网中最贵重、最重要的设备,每台少则百余万元,多则近千万元。因此,事故造成的直接经济损失很大,特别是变压器的短路事故,要修复必定要拆上铁轭,更换绕组,工作量大,费用高,时间长。少数变压器发生短路事故后已无法修复。
更重要的是,大变压器本身一旦发生事故,多数情况下会造成突然停电、大面积停电、长时间停电。在全国,因变压器短路事故而造成的社会经济总损失粗估不下十亿元人民币。
 2 短路事故形成的机理
运行中的变压器绕组由载流的导线组成,处于交变磁场之中,因此有力的作用存在。力的大小与导线中通过电流的值的二次方成正比。由于短路时的电流峰值一般可达到正常运行的十几倍,乃至几十倍,那么由此产生的电动力就可激增上百倍乃至几百倍。由于变压器内部各部分受力大小和方向不相同,导线和各绝缘材料的弹性不相同,机械强度也不相同,于是就会出现轴向和辐向振动及切向的扭动,造成垫块移位、脱落,撑条斜倒,严重的使导线塑性变形(弯曲、拉长),绝缘层抻(扯)破,不同电位间导体的绝缘距离发生变化。某些绝缘层因耐不住相应的电位差就会发生放电,造成匝、层间或绕组间的短路。于是外部短路有可能演变成了变压器的内部短路。由于外部短路是机械性短路或绝缘击穿,内部短路是绝缘击穿,因此也可以说其它设备的绝缘击穿演变成了变压器的内绝缘击穿。在这个过程中,大电流是媒介,是原动力,变压器自身的机械强度是基础。
这个过程的形成需外部电气短路(诱因发生)、内部机械变形(出现内部缺陷阶段)、内部绝缘击穿(变压器事故发生)三步。从发生外部短路到断路器切断短路电流一般要100ms以上,每一次短路,绕组要经受十几次、几十次……电动力的冲击。完成这个全过程可能有以下四种情况:一是短路电流特大,持续时间又比较长,一次短路时的连续几十次、几百次的电动力冲击就完成了这三步;第二种情况是由于前次或前几次短路,已到了第二步,再次短路电流冲击,便完成第三步;第三种情况是由于以前的短路电流冲击,完成了第二步,在某一次其它激励(如过电压)下,便完成第三步;第四种情况是已经完成了第二步,其它激励激发了局部放电,由于局部放电(始慢、渐快、突增)的发展,最后在无外界激励的某个时刻完成了第三步。
当然,也有大电流产生的电动力推开变压器分接开关触头或烧熔导线虚焊点酿成短路事故的实例,但为数不多。
综上所述,若想降低变压器短路事故,必须提高变压器短路强度,尽量少受短路电流的冲击。
 3 提高变压器短路强度方面的进展
一台大变压器从企划到正式交付使用要经过许多环节,但最基本的是设计、制作、试验这三个环节。为了提高变压器的短路强度,不少制造厂和有关高等院校和科研部门已在这三个基本环节上做了大量的工作。
设计
设计的基础工作首推计算模型。电压高和容量大必然导致变压器本身结构尺寸大。经过研究、借鉴、验证,力学模型已从沿用最简单的两端部固定支撑的直梁型,有了多方面、多层次的发展。现在