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220kV變壓器抗短路能力的現(xiàn)場改造措施

文檔作者：方維雄文檔來源：福建水口發(fā)電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月15日
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!!"#$ 變壓器抗短路能力的現(xiàn)場改造措施
方維雄
（福建水口發(fā)電有限公司，福建福州%&amp;amp;""""）
摘要：概述了一臺!!"#$ 主變壓器運行中存在的問題，分析了其結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在的缺陷，介紹了對其進行以
提高抗短路能力為目的的現(xiàn)場改造措施。
關(guān)鍵詞：變壓器；抗短路能力；缺陷；改造
中圖分類號：!"#$% 文獻標識碼：&amp;amp; 文章編號：’((’)#*+%（+((*）($)((*’)(*
! 前言
!""# 年$ 月水口電廠（現(xiàn)已更名為福建水口發(fā)
電有限公司）首臺%&amp;amp;’() 主變投入運行。由于受當
時基建施工的立體交叉作業(yè)影響，多臺次的主變發(fā)
生了出口短路事故，其中有兩臺主變的高、低壓繞
組嚴重損壞。每次主變出口發(fā)生短路事故時，繼電
保護均速動保護動作，切斷故障電流的時間小于
第!" 卷第# 期
$%%! 年$ 月!"#$%&amp;amp;’"()"
&amp;amp;’()!*
+,-./0.1
2’)$
$%%!
的最熱點為佳。根據(jù)現(xiàn)場工作情況來看，測溫元件采
用電阻感溫元件為宜。
（$）由于采用了熱油循環(huán)法，防止了變壓器的部
分部件的局部過熱。但這也使變壓器繞組中的水分
被油蒙著不宜蒸發(fā)出來，水分只能通過變壓器油溶
解后經(jīng)真空濾油脫出。因此，提高變壓器干燥時的真
空度是提高變壓器干燥效果的關(guān)鍵。
（"）為提高變壓器抽真空時的干燥效果，滿足變
壓器抽真空時的密封要求，對變壓器零序電流的引
線及測溫元件的引出線應(yīng)進行特殊密封粘合處理后
引出。
（*+）變壓器底部加熱電爐應(yīng)根據(jù)變壓器的現(xiàn)場
情況進行布置，電爐應(yīng)距箱體底部!’,&amp;amp;+-.。
參考文獻：
/01 鐘洪壁，高占邦，王正官，等2 電力變壓器檢修與試驗手
冊/314 北京：中國電力出版社，*""&amp;amp;4
收稿日期：&amp;amp;++56+56*+
作者簡介：漆柏林（*"786），男，甘肅省會寧縣人，甘肅白銀供電局景泰變電工區(qū)高級工程師，從事電力生產(chǎn)管理工
作；
夏玉山（*"7$6），男，河北省故城縣人，甘肅白銀供電局景泰變電工區(qū)檢修專責，從事電力生產(chǎn)檢修管理工
作。
*+,-./ (01234 53+ 6789 (:-. !+:.;53+<0+ =-12 >01104 ?.;@A:1-3.
!" #$!%&amp;amp;’( )"* +,!-./’
（9:;<;= >?@AB CDEEF< 9DBA:DG 9:;<;= 85+H++G IJ;=:）
BC;1+:D1：KJA L;AFM MB<;=N .AOJ?M L?B 5P() .:;= OB:=QL?B.AB @;OJ @AOOAM ;=QDF:O;?= ;Q ;=OB?MD-AM4
KJA -:DO;?=Q ;= MB<;=N EB?-AQQ :BA EBAQA=OAM4
E0, =3+4;：!"#$%&amp;amp;’"()"；*$%+,-./’$；0"1/$2 .")-.()$.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
變壓器
第!" 卷變壓器
!"#$%，短路電流倍數(shù)小于"&amp;amp;’ 倍。因此，設(shè)備損壞的
主要原因出在設(shè)備本身。水口電廠安裝的( 臺
""#)* 主變均存在抗短路能力差的重大缺陷。為了
消除這一影響系統(tǒng)安全運行的重大隱患，電廠決定
對主變進行抗短路能力的改造，使之符合電網(wǎng)安
全、可靠運行的要求。
! 變壓器基本情況
!"# 設(shè)備基本參數(shù)
型號：+,-’."/# ### 0 ""#
額定容量："/# ###)*1
額定電壓：（"/"2"3"&amp;amp;45）0 !6&amp;amp;7)*
額定電流：4("&amp;amp;8 0 !# #/#&amp;amp;’1（!檔）
聯(lián)結(jié)組別：9:;!!
調(diào)壓方式：無勵磁調(diào)壓
短路阻抗：!/5
冷卻方式：<=1,
負載損耗：4(’)>
空載電流：#&amp;amp;!45
空載損耗：!"!)>
油質(zhì)量：6!&amp;amp;’?
總質(zhì)量："#/&amp;amp;/?
!"! 運行情況
水口電廠8 號主變（原" 號主變）系!’’" 年(
月出廠，自!’’/ 年" 月投運以來，先后發(fā)生過1 相
單相接地及出口三相短路事故，變壓器油色譜分析
結(jié)果總烴含量超標（超過注意值!4#"@ 0 @），而且增
長速度較快。最初懷疑是由于油箱磁屏蔽質(zhì)量不好
而引起的過熱故障。而在隨后的油色譜跟蹤分析過
程中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣速率越來越快，說明故障點在逐步
發(fā)展。其間還進行了油中水分、糠醛和金屬含量的
檢測以及鐵心接地電流、負荷與溫度變化的檢測，
均未發(fā)現(xiàn)異常。電氣試驗，除了低壓側(cè)直流電阻相
對誤差!&amp;amp;((5超標外，其它試驗均正常。為查找故障
原因，有關(guān)方面進行了多次會診，歷時近三年對該
主變跟蹤分析、監(jiān)視運行并吊罩檢查。由于故障點
不是很明顯，曾先后6 次進行了吊罩檢查。其低壓
繞組直流線電阻三相不平衡出廠時為!&amp;amp;!85，第三
次吊罩前為"&amp;amp;(5，而且從歷次測量數(shù)據(jù)看，有增大
趨勢。低壓繞組直流相電阻（不含引線）三相不平衡
出廠時為#&amp;amp;7/5，后來發(fā)展為/&amp;amp;8’5，嚴重超標。試
驗數(shù)據(jù)見表!、表"、表6、表/ 和表4。通過焊開A 相
低壓繞組的B 端與C 相低壓繞組的聯(lián)線，電氣直流
電阻試驗分析判斷主變A 相低壓繞組至少有4 根導
線股間絕緣被短路。最后將繞組全部拔出檢查時發(fā)
現(xiàn)，低壓A 相繞組既有短路又有斷路現(xiàn)象，分析認為
是低壓A 相繞組材質(zhì)本身有問題，在出口短路大電
流和電動力的作用下產(chǎn)生故障。!’’( 年" 月更換了
低壓A 相繞組及/ 塊低壓油箱磁屏蔽。
水口電廠/ 號主變自!’’/ 年!" 月投運以來，
先后發(fā)生過兩次1、D 相單相接地事故。!’’( 年(
月"/ 日，該主變又發(fā)生重瓦斯、壓力釋放閥動作跳
閘事故。檢查發(fā)現(xiàn)主變" 個壓力釋放閥動作噴油，
低壓側(cè)升高座E、C 兩相手孔密封板固定螺栓脫落，E
相盤根被擠出。吊罩檢查發(fā)現(xiàn)主變?nèi)嗟蛪豪@組變
形嚴重，高壓側(cè)1 相繞組絕緣損壞嚴重，最后更換
了高壓側(cè)1 相、低壓側(cè)三相繞組。
" 變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計上的缺陷
（!）油箱磁屏蔽結(jié)構(gòu)落后。環(huán)形油箱磁屏蔽是
用鐵片夾焊在油箱上，將其與油箱固定。磁屏蔽的
一點接地是通過與油箱的焊接來連接的。磁屏蔽外
絕緣采用玻璃絲帶浸漬環(huán)氧樹脂包扎，兩個端部露
出未包絕緣，為圓弧狀，靠涂漆與油箱絕緣。此結(jié)構(gòu)
磁屏蔽與油箱之間如果絕緣不好，似聯(lián)非聯(lián)，很容
易起弧，從而造成乙炔增高，油介損上升。
（"）低壓側(cè)引線離油箱壁過近（最短距離僅
7’$$），易發(fā)生渦流過熱。
表$ % 相繞組&amp;amp;$ 根單股測量數(shù)據(jù)’共$!! 股( #
測試時間
正常單
股阻值
不正常單股阻值溫度
!’ "# "8 "( 64 0F
!’’8&amp;amp;!"&amp;amp;!/ #&amp;amp;"" #&amp;amp;!((8 #&amp;amp;!!4( #&amp;amp;!444 #&amp;amp;!/#8 #&amp;amp;!"!8 66
表! 低壓繞組直流電阻（線間）出廠時測量數(shù)據(jù)#
測試時間
測量值三相不平衡
05
溫度0F
AC EC AE
!’’"( ##!"#8 ##!!’" ##!"#" !&amp;amp;!8 67
表) 低壓繞組直流電阻（線間）第三次吊罩前測量數(shù)據(jù)#
測試時間
測量值三相不平衡
05
溫度0F
AC EC AE
!’’8&amp;amp;!"&amp;amp;!! ##!!8! ##!!6# ##!!6’ "&amp;amp;( "#
表* 低壓繞組直流電阻（相間）出廠時測量數(shù)據(jù)#
測試時間
測量值三相不平衡
05
溫度0F
AB EG CH
!’’"( ##!(7# ##!((/ ##!(84 #&amp;amp;7/ 6!
測試時間
測量值三相不平衡
05
溫度0F
AB EG CH
!’’8&amp;amp;!"&amp;amp;!/ ##!78( ##!(7( ##!(7" /&amp;amp;8’ 6#
表+ 低壓繞組直流電阻（相間）第三次吊罩前測量數(shù)據(jù)#
!"
方維雄：!!"#$ 第 ! 期 變壓器抗短路能力的現(xiàn)場改造措施
（!）低壓繞組抗短路能力差。低壓繞組結(jié)構(gòu)為
三螺旋式，"#! 根普通紙包線并繞，線規(guī)為"$%&amp;amp;’$( )
*$+(，繞組內(nèi)沒有硬紙筒，撐條根數(shù)不足，使低壓繞
組的徑向機械強度不足，在發(fā)生短路時低壓繞組輻
向易變形而損壞。
（+）對處于高場強區(qū)域內(nèi)的地電極、絕緣電極
未進行圓角化處理。處于高場強區(qū)域內(nèi)的絕緣塊的
絕緣尖角表面場強和局放量過大，地電極（如夾件、
法蘭和高壓人孔法蘭等邊緣）的尖角也易使表面場
強和局放量過大。
（(）端圈墊塊、繞組墊塊及絕緣墊塊未進行密
化處理。未密化處理過的絕緣墊塊在長期運行中易
產(chǎn)生收縮，塑性變形大，降低了繞組整體的彈性模
量和自振頻率，有可能在短路時產(chǎn)生機械共振，即
使在較小短路電流情況下，也會導致重大事故的出
現(xiàn)。造成墊塊相對位移。在軸向力作用下，線餅極易
產(chǎn)生軸向傾斜而失去穩(wěn)定。
（,）引線焊接采用磷銅焊工藝，易產(chǎn)生金屬粉
塵。磷銅焊工藝在焊接過程中有金屬粉塵的產(chǎn)生和
擴散，不利于降低局部放電量。
! 改造情況
本次改造工作是按照變壓器生產(chǎn)廠家及水口
電廠雙方協(xié)商制訂的安全、技術(shù)協(xié)議，在變壓器生
產(chǎn)廠家制訂的現(xiàn)場改造方案指導下，以廠家為主、
電廠配合下完成的。改造所需的新結(jié)構(gòu)的低壓繞組
及絕緣材料裝在密閉的充有*$*!-./ 氮氣（純度為
’’$’’’0）的油箱中從工廠運輸至現(xiàn)場。
（1）采用新結(jié)構(gòu)的磁屏蔽（日本進口），將原環(huán)
形磁屏蔽更換為板式結(jié)構(gòu)的磁屏蔽，其外部為全絕
緣板包裹，且保證一點接地，磁屏蔽采用螺栓與油
箱壁連接，避免了多點接地或懸浮放電引起的局
放。
（#）對于低壓側(cè)繞組“2”聯(lián)結(jié)引線離油箱壁過
近，易發(fā)生絕緣擊穿放電的故障，此次改造時對/ 相
低壓繞組的繞制方向、低壓側(cè)繞組的“2”結(jié)法作了
重大的改進。根據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)上部空間比較大，下
部空間比較小的實際情況，用改變低壓繞組的同名
端，來改變低壓引線的布置，使下部低壓引線布置
減少，這樣就可以增大低壓側(cè)引線與油箱的距離。
比照圖1、圖#，改造后的主變低壓繞組“2”聯(lián)
結(jié)的線路比原來的少了一根紫銅柱及一些紫銅排，
不僅節(jié)省了材料，又使低壓側(cè)引線離油箱壁的最短
距離增至1**33，而且使低壓繞組的引線與紫銅柱
的聯(lián)接更加順向了，方便了設(shè)備的制造。
（!） 更換低壓繞組， 采用自粘性換位導線
（4556）雙螺旋結(jié)構(gòu)，匝絕緣由*$+( 提高到*$,。低
壓繞組繞在進口,33 厚的硬紙筒上，并使內(nèi)徑側(cè)增
加一倍副撐條，多點支撐。外部采用外撐條，上下部
位用玻璃絲粘帶綁扎，繞組端部采用壓平結(jié)構(gòu)。在
制造過程中繞組采用立式繞線機繞制，以提高繞組
的緊度；采用繞組恒壓干燥與整體組裝工藝，以保
證繞組的高度；嚴格控制安匝分區(qū)并按安匝分區(qū)調(diào)
整各個繞組的高度，以滿足設(shè)計計算要求。
（+）通過對地電極形狀的改進，如對夾件、法蘭
和高壓人孔法蘭等邊緣圓整化等措施來降低局放
水平；對處于高場強區(qū)域內(nèi)的絕緣塊的絕緣尖角進
!"
第!" 卷變壓器
收稿日期：#$$%&amp;amp;$’&amp;amp;%%
作者簡介：方維雄（"()$&amp;amp;），男，福建莆田人，福建水口發(fā)電有限公司工程師，從事變壓器及開關(guān)檢修與維護工作。
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B’4 C-+>)：!"#$%&amp;amp;’"()"；*+,-,./ .’ 0,.1%.#$2 %1’". 3,"34,.；5)&amp;amp;)3.；6(7"’8)()$.
行圓整化處理，即“絕緣電極圓角化”以降低其表面
場強和局放量。
（8）將原有的端圈墊塊、繞組墊塊及絕緣墊塊
全部更換。運輸至現(xiàn)場的端圈墊塊、繞組墊塊及絕
緣墊塊在工廠里采用密化處理，帶壓干燥，壓強!
79 個大氣壓，使端圈墊塊、繞組墊塊及絕緣墊塊在
任何工況下體積不收縮，工作在穩(wěn)定的性能狀態(tài)。
（K）在工藝上，引線焊接采用冷壓焊工藝，以降
低改造中金屬粉塵的產(chǎn)生和擴散，進而降低局部放
電量，同時在改造過程中加強材料的檢查以及產(chǎn)品
的清潔度的控制。
! 結(jié)束語
（L）改造后，低壓繞組的徑向力安全系數(shù)可達
D2L，軸向力安全系數(shù)為D2M，可滿足今后很長一段時
期電網(wǎng)對主變抗短路能力的要求。
（D）在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，通過采取多項措施降低了
產(chǎn)品局放量。產(chǎn)品的局放試驗數(shù)據(jù)表明，局放基本
在L99>1 以下。
（7）變壓器抗短路能力不足一般發(fā)生在低壓繞
組。因此，只要經(jīng)過計算，高壓繞組徑向拉應(yīng)力的安
全系數(shù)和軸向力的安全系數(shù)能滿足要求，也就沒必
要更換高壓繞組。
（N）DD9)E 主變抗短路能力的現(xiàn)場改造，因為要
拆開鐵心的上鐵軛更換低壓繞組，歷時時間長（從
吊罩起至更換完低壓繞組最少需M 天），鐵心及絕
緣材料等受潮嚴重，需要對主變進行干燥處理，使
高、低繞組及鐵心、夾件對地絕緣電阻合格。我們采
用經(jīng)過多臺次主變干燥實踐檢驗過的主變真空熱
油循環(huán)干燥系統(tǒng)OLP進行現(xiàn)場干燥，干燥效果良好，干
燥后的主變均順利通過常規(guī)及考核性試驗。
（8）水口電廠已成功地改造了抗短路能力不足
的Q 臺主變，都安全、可靠地投入運行。實踐證明，
利用運行單位現(xiàn)有的現(xiàn)場技術(shù)條件，完全能夠?qū)?
短路能力不足的變壓器進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改造，可以
節(jié)省不少的費用（比起返廠改造而言），有可觀的經(jīng)
濟效益。
參考文獻：
OLP 方維雄2 特大型變壓器的現(xiàn)場干燥方法ORP2 變壓器3
D99D37STNUVN8WNK2
變壓器和互感器標準化信息
全國變壓器標準化技術(shù)委員會和全國互感器標準化技
術(shù)委員會!""# 年年會于!""# 年$$ 月!% 日至$! 月&amp;amp;
日先后在寧波市舉行。會議期間，代表們認真總結(jié)了一年來
的工作，并結(jié)合國家標準委對標準化工作的方針和政策，對
標委會下一步的工作提出了方向。
變壓器標委會的代表分電力變壓器和小型變壓器兩個審
查組分別審查了’()!)*+,,,,《礦用隔爆型移動變電站》等
&amp;amp; 個電力變壓器標準的送審稿和’($-!$!.!+,,,,《電力變
壓器、電源裝置和類似產(chǎn)品的安全第! 部分：一般用途分
離變壓器的特殊要求》等$! 個小型電力變壓器標準的送審
稿。互感器標委會的代表審查了《互感器第$ 部分：電流互
感器》和《互感器第! 部分：電磁式電壓互感器》! 個互感器
標準。代表們對上述標準進行了認真的討論，在提出了一些修
改意見，并達成共識后，通過了對這些標準的審查。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!

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