變壓器抗短路能力不足的危害及應對措施
變壓器是電網(wǎng)最主要的設備之一，是電網(wǎng)安全運行的基礎。近年來(lái)，湖北電網(wǎng)因變壓器抗短路能力不足導致的變壓器損壞事故時(shí)有發(fā)生，嚴重影響了電力變壓器的安全、可靠運行。隨著(zhù)電網(wǎng)系統短路容量的不斷增大，變壓器實(shí)地最大短路電流也不斷增加，然而投運年限較長(cháng)的變壓器，因設計、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(wú)法承受短路電動(dòng)力的作用，導致線(xiàn)圈變形、崩潰甚至燒毀，給電網(wǎng)的安全穩定運行帶來(lái)了隱患。 典型案例: 某500千伏變電站#2主變差動(dòng)及A相重瓦斯保護動(dòng)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發(fā)生近區短路，短路電流導致中壓繞組和高壓繞組幅向失穩后，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 )，導致主變整體損壞，無(wú)法修復。
由此可見(jiàn)，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(lái)，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)現不滿(mǎn)足實(shí)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)短路容量水平未達到GB1094.5-2008《電力變壓器 第5部分：承受短路的能力》的規定要求，根據變壓器安裝地點(diǎn)短路水平，對變壓器實(shí)地運行風(fēng)險進(jìn)行評估，在主變校核結果基礎上，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(shí)地運行風(fēng)險分為以下5個(gè)等級： A類(lèi)：能夠承受100%及以上實(shí)地短路電流； B類(lèi)：能夠承受90-100%實(shí)地短路電流； C類(lèi)：能夠承受70-90%實(shí)地短路電流； D類(lèi)：能夠承受50-70%實(shí)地短路電流； E類(lèi)：能夠承受小于50%實(shí)地短路電流。
在變壓器檢修前的“過(guò)渡階段”，為提高變壓器的運行可靠性，可以采取調整系統運行方式和加強運維措施來(lái)降低主變的短路風(fēng)險。 一是并聯(lián)變壓器采取中壓側分列運行的方式。中壓側分列運行可以減少低壓線(xiàn)圈的實(shí)地短路電流，尤其對于常規阻抗、中壓側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致負荷損失，對電網(wǎng)的危害較大，不利于電網(wǎng)系統的安全穩定運行。 二是加強運維措施。可以通過(guò)主變低壓母線(xiàn)絕緣化處理、站用變高壓進(jìn)線(xiàn)絕緣化處理、合理安裝或取消線(xiàn)路并聯(lián)間隙、低壓開(kāi)關(guān)柜整治、取消線(xiàn)路重合閘、主變低壓母線(xiàn)加裝快速保護系統等方式降低主變運行短路風(fēng)險。
對于實(shí)地短路電流校核結果不滿(mǎn)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(guò)25年或實(shí)地運行風(fēng)險等級為E的變壓器，根據設備運行狀態(tài)適時(shí)進(jìn)行整體更換。 2.運行年限不足25年且實(shí)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(diǎn)小電抗器；其次考慮將變壓器調配到實(shí)地短路電流較小的變電站運行；最后考慮線(xiàn)圈改造，改造后的變壓器各繞組均應滿(mǎn)足國標抗短路能力要求。 3.運行年限不足25年且實(shí)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(mǎn)足國標短路要求的變壓器，每年計算安裝地點(diǎn)短路電流并進(jìn)行抗短路能力復核，動(dòng)態(tài)制定檢修策略。 對制造廠(chǎng)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(mǎn)足國標短路要求。 委托第三方權威檢測機構開(kāi)展突發(fā)短路試驗抽檢，與變壓器制造廠(chǎng)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。