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一起220kV变压器突发短路故障分析

更新时间:2016-07-05

电力变压器是电网中的主要一次设备,其安全稳定运行直接关系到供电可靠性。随着电网规模越来越大,短路电流不断增大,老旧大型变压器因外部短路电流诱发的内部突发短路故障时有发生[1-7],而变压器电压等级和容量的越大,后果越严重。老旧大型变压器因设计、制造、材料所限,抗短路能力较为薄弱,在突发外部短路冲击时,线圈流过超过额定值十倍以上的短路电流,常造成绕组变形和绝缘损坏情况。

本文介绍了近期发生的一起220kV变压器突发短路过程,针对现场试验数据进行了分析,对返厂解体情况进行了说明,根据解体情况,得出了故障原因,并提出了老旧大型变压器提高抗短路能力的建议措施。

1 故障后检查情况

1.1 继电保护动作情况

2016年 8月13日 19∶26,某220kV变电站#1主变本体差动保护及重瓦斯保护动作,跳开#1主变变高2201开关、变中1101开关、变低501开关,10kV母联备自投动作,合上10kV分段500开关,10kV 1M母线负荷由#2主变供,无负荷损失。

该主变型号为 SFSZ7-150000/220,1994年 11月出厂,联结组别为YNyn0D11,额定电流:高压/中压/低压为393.6A/715.7A/3936.5A,阻抗电压:高压-中压为 13.8%,高压-低压为 24%,中压-低压为7.53%,预试、定检、检修及日常巡视等均按期进行,未发现试验不合格情况,未发生过任何故障,故障前主变没有未消缺记录。

为患者进行治疗后,甲组共有17例被治愈,4例显效,2例有效,1例无效病例,临床中的有效率是95.8%,乙组共有10例被治愈,6例显效,5例有效,3例无效,临床中有效率是87.5%,两组的有效率存在统计学差异性(P<0.05)。甲组有5例不良反应,发生率是20.8%,乙组有11例不良反应,发生率是45.8%,两组的不良反应率对比存在统计学差异性(P<0.05)。通过减药或处理后,不良反应均消失。

城市轨道交通系统是较为复杂的多目标、多列车动态系统,且列车在该系统的运行过程中存在频繁的能量交换[1]。单车运行时,列车仅考虑在区间运行的状况,无须考虑其他车的影响以及在每个站停车时间的影响[2]。然而列车节能最重要的是制动能量的回收利用。因此,对多列车运行时的节能研究对提高能源利用率具重要的现实意义。

故障前变电站现场为雷雨天气,无倒闸操作,跳闸前#1主变负荷:78.7MVA,变高电流 280A;上层油温:46℃;跳闸前后继电保护动作情况:

1)2016年 8 月 13 日 19∶26∶31∶59,该站 110kV某球甲线接地距离Ⅰ段、零序Ⅰ段保护跳闸,重合成功。

检查所有铁心表面,B相心柱上部靠A相侧有电弧放电痕迹,其他无过热、变色及放电烧伤痕迹等异常情况。

3)2016年 8月 13日 19∶26∶41∶193,#1主变重瓦斯保护动作出口。

4)2016年 8月 13日 19∶26∶41∶221,#1主变差动保护第二次启动,差动电流0.45Ie

5)2016年 8月 13日 19∶26∶41∶232,#1主变三侧开关跳开。

根据现场保护动作及雷电定位监测系统分析,主变发生故障前:2016年8月13日19∶26∶31该站110kV某线路接地距离Ⅰ段、零序Ⅰ段保护动作跳闸,重合成功,B相故障,测距2.78km,故障时刻二次零序电流14.44A,一次电流8.2kA,#1主变变中B相一次电流6.864kA。跳闸线路前后1min1km范围内落雷 3个,最大雷电−8.4kA,落雷点位于N13—N14之间。

检查发现B相中压线圈下部第40饼严重变形,上部起第9饼导线亦存在轻微变形,确定不可修复。中、高压间其中2层软直筒对应中压线圈线饼变形处发生开裂现象,线圈垫块发生位移。如图6、图7所示。

1.2 主变试验检查情况

对#1主变本体取油样,对本体瓦斯取气体化验。

1.就业中的成人学习者。针对就业中的成人学习者,培训方案可以分为两大类:一类是雇员发起的培训,一类是雇主和雇员共同发起的培训,其主要培训方案包括以下几点。

表1 绝缘油色谱测试结果

项目 H2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 CO CO2 总烃测试值/(μL/L)117.90 121.58 34.15 158.13 33.40 726.41 3242.89 347.26 38754.80 1762.23 205.50 1668.61 457.18 71367.25 40659.18 4093.30

主变故障后油样及瓦斯气体分析结果氢气、乙炔、总烃均超注意值,乙炔达33.4μL/L,瓦斯气体分析中氢气、乙炔、总烃也远远超过注意值,特别是乙炔达457.18μL/L,三比值故障代码为1, 2, 0判断主变内部存在电弧放电兼过热。

检测结果见表 1。第二行为绝缘油测试结果,第三行为瓦斯其他测试结果。

电气试验结果显示,主变三侧绝缘电阻比出厂、交接及上一次预试值有明显下降;变低绕组直流电阻测试结果见表 2,不平衡率超过规程要求值,绕组变形频响法图谱如图1至图3所示,主变绕组变形显示变低B相存在较严重变形,变中绕组存在一定变形。

表2 变低绕组直流电阻测试结果

测试位置 ab bc ca 不平衡率/%出厂试验值 2.945 2.927 2.956 0.99最近预试值 2.870 2.866 2.894 0.97故障后测试值 2.862 2.975 3.030 5.68

图1 变高绕组变形测试图谱

图2 变中绕组变形测试图谱

图3 变低绕组变形测试图谱

综合继电保护动作、油气试验及高压试验信息,初步判断该站#1主变故障因主变中压侧因线路发生近区短路,线圈流过短路穿越电流,引发线圈变形和绝缘击穿放电引起主变跳闸故障。

2 返厂吊罩检查情况

将该变压器运回变压器制造厂,分别吊出三相调压、高压和低压线圈进行解体检查。调压线圈、A、C相线圈未见异常。外观检查B相调压线圈、高压线圈,无发现过热、放电和绝缘损坏等现象。

测量铁心对夹件之间的绝缘电阻良好,区间绝缘电阻合格,检查铁心与夹件之间、铁心与拉板之间的绝缘,无破损、过热等异常现象。

图4 B相压板表面痕迹

拆除三相绕组端部绝缘,发现B相低压线圈的导线严重烧蚀,端部大部分绝缘破损,导线扭曲变形严重,如图5所示。

图5 B相线圈端部情况

对#1主变本体及相关附件检查,发现主变本体瓦斯继电器存在气体。

检查发现低压线圈外纸筒局部发黑,低压线圈靠A相侧存在与铁心两点放电电弧痕迹,低压线圈上部约8饼线严重过热烧蚀,部分导线出现断股现象,低压线圈中下部(对应中压线圈变形位置)局部呈现塌陷变形。低压线圈下部的托板亦受到污染,如图8、图9所示。

前言:糖尿病属于临床治疗中常见的一种代谢疾病,此病的发病因素有多种,糖代谢紊乱则是其中常见的一种发病因素,其能够患者的生活质量产生极大的不良影响[1]。糖尿病患者主要以老年人为主,此类患者发病一般与其生活方式、饮食习惯存在一定相关性,且不科学的饮食以及生活会进一步促进患者病情的发展[2]。此外,由于大多数老年患者的文化水平较低,使其无法了解糖尿病基本的知识,价值少数护理人员不当的护理措施等,会在一定程度上增大糖尿病临床护理的难度[3]。鉴于此,为了能够显著提升糖尿病临床护理质量,降护理风险事件的发生率,本文通过研究分析品管圈活动在糖尿病护理风险管理中的应用效果,得出如下结论。

图6 中压线圈变形情况

图7 中压线圈垫块移位情况

图8 B相低压线圈变形情况

B相对应铁心上铁轭存在大量烧蚀的纸屑,B相压板表面遗留有铜珠、纸屑,如图4所示。拆除上夹件时,发现B相上部夹件存在过热烧融痕迹,线圈压紧力情况:线圈压紧方式为压钉型,在拆解过程中发现线圈压板压紧力小导致线圈轴向压紧力不够。如图4所示。

2)2016年 8月 13日 19∶26∶31∶163,#1主变差动保护第一次启动,差动电流0.47Ie

图9 B相低压线圈塌陷情况

3 变压器故障原因分析

3.1 运行原因分析

根据主变返厂解体检查情况分析,主变在运行中受外部短路穿越电流的冲击作用,本次短路电流(6.864kA)为变中线圈额定电流(0.7157kA)的9.59倍,主变B相变中、变低线圈在电动力影响下变形,变低线圈绝缘破裂出现匝间短路,导致变压器差动保护动作,是本次事故的直接原因。

3.2 变压器结构原因

早期产品在工艺控制方面不够完善,如线圈干燥时未作恒压干燥,绕组撑条布置不合理等。在变压器短路条件下,由于绕组与撑条间存在间隙,试验证明半数支撑有效计算的应力与实际失效应力接近,因此应考虑 1/2有效内支撑计算强制翘曲极限应力。根据变压器绕组翘曲计算公式,增大导线尺寸和保证撑条有效支撑都能提高绕组辐向稳定性,增大导线辐向厚度对改善绕组辐向稳定性效果最明显。对于内绕组而言,增大单根导线厚度、减小挡间距及增大导线应力都能有效提高绕组辐向临界应力。对自粘组合或自粘换位导线,其辐向临界应力系数与国标平均环形压缩应力系数接近;对常规和组合导线,其辐向临界应力系数比国标平均环形压缩应力系数大。

考虑到水源工程在运行过程中自身需要消耗部分原材料、原水、辅助材料以及备品备件等,建议按陶岔渠首出口新增毛供水量适当考虑计算水源工程的燃料材料及动力费。

3.3 变压器制造工艺原因

该主变低压线圈采用单螺旋结构,轴向弹性大,短路时容易产生强烈振动[8-9],极易造成绝缘破损。此外该主变中低压绕组采用软纸筒结构,纸筒没有内撑条,机械强度低,抗短路冲击能力弱,使低压线圈和中压线圈存在虚位,在短路电流作用下,线圈容易产生幅向失稳,幅向电动力使中压绕组部分线饼同时向内凹陷,同时造成低压线圈凹陷。轴向线圈压紧力不强,在轴向电动力作用下,中压线圈垫块出现位移变形。而结构设计不合理是影响抗短路能力的首要因素[10]。根据研究,低压线圈幅向应力最大点出现在撑条与线饼的接触面,而最大应变位于线饼外圆[11]。这与解体发现的变形情况相符。

3.4 变压器材料原因

该主变低压线圈材质为普通的铜质导线,没有采用半硬铜质导线,使得线圈抗拉许用应力值减少,一旦平均拉伸应力超过抗拉许用应力值,线圈极易发生变形[12-13]。根据变压器绕组强度计算可知,平均环形压缩应力是保证绕组辐向不失稳的最基础、最重要的应力,设计中应根据此应力和国标要求来选择导线屈服强度Rp0.2。对于220kV变压器,若低压或中压绕组半容量,其短路机械强度要重点考虑,最好使用换位导线[3]

相对密度较大的多胞材料,其壁厚较大或者孔径较小,冲击波经过时造成胞壁发生完整屈曲的可能性较小,需要相对更长的区域以消耗能量,故而在相对密度更大的多胞材料中,波阵面传播得更快。从应变硬化参数随相对密度的关系,并结合(8)式冲击波速度与冲击速度的关系,也可以得出上述的结果。该实验结果也在一定程度上从实验方面验证了Wang等[15]利用速度场方法得到的应变硬化参数随着相对密度增大而变大的结论。

信息化教学设计比赛,是在教师对现代教育思想和教学理念的准确理解与运用的基础上,遵循职业院校学生认知规律,科学、合理安排教学过程的各个环节和要素,在教师角色、教学内容、教学方法、互动方式、考核与评价等方面有所创新,在实际教学中应用效果突出。重点考察教师合理、充分运用信息技术、数字资源和信息化教学环境,解决教学难点,突出教学重点,系统优化教学过程,完成教学任务的能力。

4 建议措施

1)加强对老旧变压器抗短路能力的校核,对发现抗短路能力不足的产品,采取加装限流电抗器或大修加固的方式,进行强化。

2)在保证经济性的同时,适当提高主变抗短路能力设计裕度,是最有效因素,优先选择经受短路电流型式试验合格的产品设计,确保主变抗短路能力。

3)保证变压器的制造工艺水平,包括线圈绕紧、套装撑紧、器身压紧等,能有效保证抗短路设计裕度在制造阶段的落实[14-16]

4)合理设置变压器重合闸保护配置,避免老旧变压器长时间承受短路电流或遭受二次冲击,由于累计效应造成损坏。

通过对幼儿园现状的调查,了解到幼儿园规定在天气良好的情况下,每天进行的体育活动与户外游戏的时间不会少于2小时,部分硬件条件稍好的幼儿园在安排体育活动与户外游戏时,会比其它幼儿园安排的时间要长一些,同时也呈现出没有组织与没有体育活动内容的情况,幼儿进行的活动质量上没有保证[2]。

5)根据设计经验及反措要求,老旧变压器的内线圈应改为半硬铜自粘性换位导线,从而提高内线圈的抗短路能力。

5 结论

本文详细介绍了一起220kV老旧变压器在突发外部短路电流的冲击下发生线圈变形和短路的故障,对原因进行了分析,提出了建议措施。

老旧变压器抗短路能力随着运行年限的增长而下降,因此改善其运行环境,降低安装地点的短路电流,或大修进行强化,具有重大意义,而日常预试中加强绕组变形测试图谱的比较分析,对发现老旧主变线圈变形过程也具有积极意义。

为进一步了解浮标站与周边站点在平均风速上的关系,将各月浮标站与其他3个站点的平均风速的方差进行累加(表2),与之前分析的一致,浮标站与国家站、江南站、新沙岛站的累加方差值分别为0.75、0.22及0.19,数据证明新沙岛站与浮标站在月平均风速上面存在较好的一致性。

参考文献

[1] 于洋, 耿宁, 陈勇强, 等. 一起变压器绕组变形缺陷的诊断分析与解体验证[J]. 高压电器, 2016, 52(8):172-176.

[2] 刘胜军. 突发短路造成 220kV变压器损耗原因分析及处理[J]. 变压器, 2013, 50(12): 75-78.

[3] 刘军, 张安红. 电力变压器承受短路能力的比较研究(下)[J]. 变压器, 2015, 52(4): 41-44.

[4] 赵鑫. 一台 110kV主变压器故障原因分析及措施研究[J]. 变压器, 2013, 50(5): 75-76, 后插1-后插2.

[5] 朱建军, 黄国泉, 王中, 等. 突发短路造成110kV主变压器损坏原因分析[J]. 高电压技术, 2004, 30(8):58-59.

[6] 富强. 突发短路故障造成变压器损坏的原因分析及预防措施[J]. 高压电器, 2008, 44(6): 569-573.

[7] 郭伟, 韩玉停, 徐旭初, 等. 一台220kV主变在绕组故障分析与处理过程中引发的思考[J]. 中国电力,2015, 48(10): 107-112.

[8] 刘旸, 周志强, 陈浩. 大型电力变压器短路事故分析与反事故措施[J]. 东北电力技术, 2015, 36(5):30-32.

[9] 凌子恕. 110kV变压器短路损耗故障分析及建议[J].电网技术, 1996, 20(6): 13-17.

[10] 傅晨钊, 黄华, 魏本刚, 等. 变压器短路故障概率模型与估算方法研究[J]. 华东电力, 2010, 38(12): 1862-1865.

[11] 闫振华, 马波, 马飞越, 等. 220kV 电力变压器短路动力学性能分析[J]. 高压电器, 2014, 50(3): 79-83, 87.

[12] 姜益民. 变压器运行中短路损坏的常见部位及原因分析[J]. 变压器, 2005, 42(4): 34-38.

[13] 孙翔, 何文林, 詹江杨, 等. 电力变压器绕组变形检测与诊断技术的现状与发展[J]. 高电压技术, 2016,42(4): 1207-1220.

[14] 洛君婷. 影响变压器突发短路能力的两个因素[J].变压器, 2008, 45(11): 13-16.

[15] 谢毓城. 电力变压器手册[M]. 机械工业出版社,2003.

[16] GB 1094.5—2008. 电力变压器承受短路的能力[S].

张云,李少逸,黄晓波
《电气技术》 2018年第05期
《电气技术》2018年第05期文献

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