變壓器抗短路能力不足的危害及應(yīng)對措施
變壓器是電網(wǎng)最主要的設(shè)備之一，是電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)。近年來，湖北電網(wǎng)因變壓器抗短路能力不足導(dǎo)致的變壓器損壞事故時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了電力變壓器的安全、可靠運行。隨著電網(wǎng)系統(tǒng)短路容量的不斷增大，變壓器實地最大短路電流也不斷增加，然而投運年限較長的變壓器，因設(shè)計、材料、工藝等因素的限制，造成變壓器自身的抗短路能力不足，無法承受短路電動力的作用，導(dǎo)致線圈變形、崩潰甚至燒毀，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了隱患。 典型案例: 某500千伏變電站#2主變差動及A相重瓦斯保護(hù)動作跳閘，#2主變A相套管損壞、箱體鼓脹變形。
經(jīng)分析，故障原因為變壓器中壓側(cè)發(fā)生近區(qū)短路，短路電流導(dǎo)致中壓繞組和高壓繞組幅向失穩(wěn)后，造成高壓繞組中部及上端部餅間及匝間短路，故障最終發(fā)展為高壓對中壓對地閃絡(luò)，導(dǎo)致主變整體損壞，無法修復(fù)。
由此可見，變壓器抗短路能力不足是危及電網(wǎng)安全運行最主要的因素之一。
近年來，公司對220千伏及以上電壓等級主變抗短路能力進(jìn)行了全面的校核梳理，發(fā)現(xiàn)不滿足實地短路電流水平的主變占比較高，不合格變壓器生產(chǎn)年份主要分布在2008年以前。 鑒于湖北電網(wǎng)短路容量水平未達(dá)到GB1094.5-2008《電力變壓器 第5部分：承受短路的能力》的規(guī)定要求，根據(jù)變壓器安裝地點短路水平，對變壓器實地運行風(fēng)險進(jìn)行評估，在主變校核結(jié)果基礎(chǔ)上，合理制定檢修策略，確定變壓器改造原則。 將220千伏變壓器實地運行風(fēng)險分為以下5個等級： A類：能夠承受100%及以上實地短路電流； B類：能夠承受90-100%實地短路電流； C類：能夠承受70-90%實地短路電流； D類：能夠承受50-70%實地短路電流； E類：能夠承受小于50%實地短路電流。
在變壓器檢修前的“過渡階段”，為提高變壓器的運行可靠性，可以采取調(diào)整系統(tǒng)運行方式和加強運維措施來降低主變的短路風(fēng)險。 一是并聯(lián)變壓器采取中壓側(cè)分列運行的方式。中壓側(cè)分列運行可以減少低壓線圈的實地短路電流，尤其對于常規(guī)阻抗、中壓側(cè)電源薄弱的主變效果明顯，但這種運行方式下一旦主變故障將導(dǎo)致負(fù)荷損失，對電網(wǎng)的危害較大，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 二是加強運維措施。可以通過主變低壓母線絕緣化處理、站用變高壓進(jìn)線絕緣化處理、合理安裝或取消線路并聯(lián)間隙、低壓開關(guān)柜整治、取消線路重合閘、主變低壓母線加裝快速保護(hù)系統(tǒng)等方式降低主變運行短路風(fēng)險。
對于實地短路電流校核結(jié)果不滿足要求的主變壓器提出了針對性的檢修策略： 1.運行年限超過25年或?qū)嵉剡\行風(fēng)險等級為E的變壓器，根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)適時進(jìn)行整體更換。 2.運行年限不足25年且實地運行風(fēng)險等級為C、D的變壓器，僅低壓繞組不合格的優(yōu)先考慮加裝限流電抗器，僅中壓繞組不合格的優(yōu)先考慮加裝中性點小電抗器；其次考慮將變壓器調(diào)配到實地短路電流較小的變電站運行；最后考慮線圈改造，改造后的變壓器各繞組均應(yīng)滿足國標(biāo)抗短路能力要求。 3.運行年限不足25年且實地運行風(fēng)險等級為B的變壓器，采取運維措施防止主變出口短路，降低運行短路風(fēng)險。
對不滿足國標(biāo)短路要求的變壓器，每年計算安裝地點短路電流并進(jìn)行抗短路能力復(fù)核，動態(tài)制定檢修策略。 對制造廠抗短路計算報告進(jìn)行審核把關(guān)，確保新變壓器在制造階段滿足國標(biāo)短路要求。 委托第三方權(quán)威檢測機構(gòu)開展突發(fā)短路試驗抽檢，與變壓器制造廠簽訂抗短路能力的質(zhì)保協(xié)議，從源頭抓好變壓器制造質(zhì)量。