提高電力系統(tǒng)中變壓器抗短路能力的途徑
一、電力系統(tǒng)中變壓器的故障分析 變壓器是一種利用電磁感應(yīng)的原理改變電流的裝置，在電力系統(tǒng)中變壓器的使用非常廣泛，經(jīng)過實(shí)驗和調(diào)查研究證實(shí)了變壓器由于短路造成的故障一直嚴(yán)重影響著電力輸送的安全性和穩(wěn)定性，因此為了降低電力系統(tǒng)的故障概率，就需要對變壓器的短路能力進(jìn)行重點(diǎn)分析研究。以下就對導(dǎo)致變壓器發(fā)生短路事故的原因進(jìn)行具體分析： （一）變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計存在缺陷 變壓器由于結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在缺陷在很大程度上直接決定了其抗短路能力弱的緣故?，F(xiàn)階段我國變壓器，生產(chǎn)商使用靜態(tài)理論進(jìn)行變壓器的機(jī)械力計算，由靜態(tài)理論可知銅導(dǎo)線變壓器只要計算導(dǎo)線應(yīng)力小于1600kg/cm2，但是在實(shí)際使用過程當(dāng)中，變壓器內(nèi)部的動力學(xué)是一個復(fù)雜而多變的過程，常用的理論值不能很直觀的反映出變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀況，所以很難滿足抗短路能力的需求。從目前比較常見的變壓器型號來分析，低損耗變壓器仍然是主流產(chǎn)品。但是如何實(shí)現(xiàn)變壓器的低損耗，各個生產(chǎn)商卻沒有形成一個共識。另外，在大容量變壓器的低壓引線設(shè)計環(huán)節(jié)中，如果引線支點(diǎn)考慮不充分導(dǎo)致低壓引線形成懸臂梁，此時一旦遇到短路電流的沖擊，就會引發(fā)相間短路故障。 （二）材料質(zhì)量不過關(guān) 變壓器的絕緣壓板、層壓木板加工質(zhì)量以及機(jī)械強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，也會造成短路故障頻發(fā)的現(xiàn)象。有的變壓器生產(chǎn)廠商為了最大限度的降低繞組渦流的損耗、加工難度以及減小生產(chǎn)運(yùn)營成本，往往在設(shè)計過程當(dāng)中，使用厚度較薄的導(dǎo)線或者普通廉價的換位導(dǎo)線而并非機(jī)械性能較強(qiáng)的半硬導(dǎo)線，這些普通的廉價材料雖然能夠幫助企業(yè)降低生產(chǎn)運(yùn)營成本，但是受到材料本身性能的限制，無法滿足變壓器繞組的抗短路能力。此外由于目前國內(nèi)生產(chǎn)廠商水平參差不齊，生產(chǎn)工藝與國外一些先進(jìn)技術(shù)存在較大差距，以至于絕緣板的密度不夠，導(dǎo)致自然收縮現(xiàn)象也容易引發(fā)變壓器短路故障。 （三）結(jié)構(gòu)方面存在嚴(yán)重問題 變壓器在結(jié)構(gòu)方面存在嚴(yán)重問題也會引發(fā)短路故障，由于變壓器從制造出廠到投入使用要經(jīng)過一系列的運(yùn)輸、吊裝以及拆卸，因此不可避免地會受到一些撞擊。此時變壓器如果內(nèi)部構(gòu)造不牢固，就會因撞擊造成繞組位移以及絕緣損傷等結(jié)構(gòu)問題，這些都會給日后的投入運(yùn)行埋下巨大的安全隱患。 （四）變壓器在220kv環(huán)境中運(yùn)行的問題 對于220kv大容量變壓器來說，內(nèi)圈帶的連接狀況也是短路故障發(fā)生的一個重要決定因素。雖然內(nèi)圈帶的分接能夠為大容量變壓器的運(yùn)行提供很多便利，但是如果分接設(shè)計不夠合理，導(dǎo)致分接的引線局部電場紊亂，造成變壓器局部放電。 （五）工藝及裝備方面存在問題 變壓器的制造工藝以及裝備方面如果不能有效確保線圈繞緊、壓緊以及套緊時，也會造成抗短路能力下降從而引發(fā)故障。而且變壓器的絕緣墊塊沒有進(jìn)行密封處理或者是處理工作不到位，就有可能在發(fā)生短路時產(chǎn)生的電動力使導(dǎo)線絕緣損傷而被擊穿。 變壓器的線圈在進(jìn)行繞制時，導(dǎo)線的張緊力不夠或者受到工藝以及裝備方面的限制，線圈繞制較松時會形成懸空現(xiàn)象，降低了變壓器的抗短路能力，線圈出頭處綁扎不夠緊密穩(wěn)固也容易引發(fā)變壓器的短路故障。如果繞制線圈的間隙過大，導(dǎo)致線圈的內(nèi)支撐不夠造成繞組線圈變形或者塌陷，給日后的運(yùn)行使用帶來了巨大的安全隱患。另外變壓器鐵心夾緊力不夠，在鐵心經(jīng)過疊裝后沒有進(jìn)行有效的測量以及對壓力的適當(dāng)調(diào)整，還會造成鐵心夾緊不嚴(yán)密，運(yùn)輸碰撞中容易發(fā)生位移，造成變壓器內(nèi)部受力不均勻造成嚴(yán)重后果。 二、提升變壓器抗短路能力的途徑 由于變壓器在電力系統(tǒng)中的重要作用，所以有必要對其質(zhì)量和性能進(jìn)行深入研究。本文通過對造成變壓器短路故障的常見原因進(jìn)行探究，提出了一些針對性的技術(shù)方法，來提升變壓器的抗短路能力，以下進(jìn)行具體分析： （一）改良變壓器的機(jī)械力計算與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計 變壓器的物理結(jié)構(gòu)決定著它的使用性能，因此需要通過對變壓器機(jī)械力的計算以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化改良，使其內(nèi)部線的機(jī)械力分配更加符合實(shí)際要求，提升其抗短路能力。在對變壓器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以利用安裝在壓板和夾件之間的壓力傳感校正器對變壓器內(nèi)部的繞組結(jié)構(gòu)件受到的沖擊力進(jìn)行測量，為變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供可靠保證。 （二）變壓器的短路試驗 通過對變壓器進(jìn)行短路試驗，分析有關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)，為完善變壓器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及提升抗短路能力奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。在此過程中值得注意的是，進(jìn)行短路試驗不僅僅是為了讓生產(chǎn)商的產(chǎn)品獲得合格保證，更重要的是將安全可靠的技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，避免一些廠商僅僅為測試和加固變壓器，實(shí)際生產(chǎn)中沒有進(jìn)行技術(shù)推廣。 總之，目前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的不斷提高以及超高壓輸變電方式的大面積運(yùn)行，使得變壓器的抗短路能力以及由短路造成的巨大損失成為了變壓器造廠商以及運(yùn)行單位所面臨和亟待解決的一項重要問題。為了能夠有效地提升電力系統(tǒng)變壓器抗短路能力，除了需要生產(chǎn)廠商在機(jī)械力計算與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進(jìn)行全面改良以外，還應(yīng)該注意工藝操作方面存在的質(zhì)量隱患，這些都需要引起變壓器制造廠商以及運(yùn)行單位的高度重視，從而能夠全面提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。 綜上所述，隨著電網(wǎng)改造的深入進(jìn)行，為了發(fā)展所需提高電力系統(tǒng)中變壓器的抗短路能力是十分必要的。通過提高電力系統(tǒng)中變壓器的抗短路能力不僅可以有效地提高礦區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，而且還能縮短處理故障所需要的時間，最大化的減少損失，而且還能制止事故發(fā)生確保電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。