0 引言
山西省现有变电站(包括升压站)计:500kV/3座,220kV/45座,110kV/169座。在运变压器合计:500kV/17台,3600MVA,220kV19台,13086.5MVA,110kV/310台,8776.6MVA。
近年来变压器动稳定性能不良造成的事故占年变压器事故总数比例有所增加,给系统运行造成较大影响,现就其中的典型事故情况进行介绍。
1 110kV双卷变压器动稳定问题
110kV双卷变压器动稳定问题占我省变压器动稳定事故比例一半以上,根据发生动稳定事故的变压器及外部故障情况,可归纳为①发生事故的几台变压器均为SFZ7-31500/110型,其它容量的双卷变压器至今尚未发生动稳定事故;②短路一般均在变电站低压侧出线300m范围内,以出线开关出口上短路为多;③变压器动稳定跳闸往往是出线开关跳闸重合不成功后由速断和瓦斯保护动作启动;④变压器累计经受速断和过流冲击一般在数十次左右,多数变压器的重合闸装置退出运行;⑤变压器解体检查均为低压侧线圈变形,有时有匝或股短路,事故前绕组变形检测,往往并不十分明显;⑥变压器高压及调压线圈基本无变形,调压线圈垫块脱落较多,上夹件都有不同程度的变形。
太原供电局城北1、2号和城西1、2号的4台变压器均为太原变压器厂20世纪80年代产品,型号均为SFZ7-31500/110,短路阻抗为10%~11%,先后于1985~1986年投运。本型号变压器低压线圈采用单螺旋结构,共106匝(饼),每匝2×13股,在1/4及3/4处半换位,在1/2处全换位。线圈结构从里向外为低压、高压、高压线圈。两变电站110kV母线短路容量分别为2178MVA和1777MVA(1994年最大值,以前均小于此值)。
上述4台变压器均在10kV母线或出线多次故障而保护正确动作(城北1号除外)的情况下发生夹件和低压线圈变形、垫块脱落,甚至压环绝缘损坏造成短路烧断压板接地线。低压线圈变形多数为轴向波浪状,靠近铁心窗口外侧20o~45o区域变形最大。
(1)城北2号主变于1985-06投运,1993-09-16站外线路故障造成变压器近区相间短路,出线开关和变压器差动、瓦斯保护动作跳闸。事故后返厂解体检查发现:上铁轭夹件弯曲变形,b相线圈上方4个压钉弯曲,10kV引线铜排相间短路放电,部分木夹件和胶木螺栓断裂,10kV线圈匝间弯曲变形,绝缘无破损,高压线圈和调压线圈未发现异常,绝缘垫块脱落数十块。
(2)城北1号主变1986-10投运,1995-08-23因10kV母线短路,而本站保护装置由于直流电源保险熔断而拒动,变压器在低压侧无法跳闸发生动、热稳定破坏,高温气喷出造成110kV高压套管将军帽间放电,对侧变电站出线开关跳闸。由于110kV变电站无故障录波装置,且事故发生在凌晨,现场无变压器承受短路时间记录。吊罩检查,变压器低压侧C相线圈严重烧毁,a、b相轻微变形,C相铁心柱局部烧伤,高压及调压线圈无明显异常。
(3)城西2号主变1986-12投运,1994-01经线圈变形测试发现10kV线圈有变形。该变压器从投运至1994-07累计经受出线开关速断动作64次,过流动作8次,其中重合复掉17次。解体检查发现:高压侧上夹件下肢板对应B相的两个压钉间上翘20mm;C相线圈对应的内侧压钉处肢板上翘15mm;线圈压钉向外侧倾斜,压钉与压板间的绝缘纸板有机械锉伤,痕迹约20~30mm;C相上铁轭木垫块损坏,轭铁裂开2道10mm宽的缝隙;B、C相引线木夹件断裂; 10kV引线铜排变形;高压A相线圈上部轻微变形, a相低压线圈变形轻微,端部垫块有脱落松动;b、c相严重变形;b相线圈纵向呈现波浪状变形,线饼平形,端部垫块脱落,轴向尺寸伸长约20mm。
(4)城西1号变1985-06投运,1997-07-18因10kV出线距变电站300m左右一大树倾倒造成10kV相间短路故障,变压器重瓦斯保护动作跳闸。事故后绝缘检测未发现异常。返厂解体检查发现:B相钢压板位移,压钉与压板间绝缘破损,压板接地铜片烧断;调压线圈绝缘垫块脱落,10kV引线变形;上夹件变形;低压线圈三相有不同程度纵向波浪状变形,a相变形达70mm。本变压器1994年曾出线短路后现场吊罩处理过压板位移和垫块脱落。
(5)城北1号主变(原城西2号,1995-08修复后出厂)1995-08月投运,1998-04-15因10kV出线被大风刮起的金属板短路,变压器轻、重瓦斯动作跳闸。经返厂解体检查发现:部分绝缘垫块错位、脱落;低压线圈轴向有轻微的扭转变形;高压、调压线圈无异常;夹件、压钉、压板无异常。从变形及绝缘损伤情况来看,变压器返厂修复采取的针对轴向变形的加固措施还是有效的,绝缘损坏属工艺质量问题。
(6)大庆路站(1994年产SFZ7-31500/110)2号主变1994-12投运,1996-04春检试验时发现低压绕组直流电阻互差超标,判断为低压线圈有断股,10月在现场吊芯更换了C相低压线圈。1997-03-27由于10kVⅠ段出线柜电缆头爆炸造成出口短路,出线开关跳闸后重合未掉,使1号主变差动保护动作跳闸(后检测发现其电流互感器特性不良,使差动动作),Ⅰ段母线失电。由于出线开关在合闸位置但分闸信号已传回无人值班中心站,运行人员遂操作母联开关给Ⅰ段母线充电,此时2号主变轻、重瓦斯、有载开关瓦斯和差动保护动作跳闸,变压器损坏。事故后返厂解体检查发现:变压器低压侧b相线圈严重变形,并对铁心柱放电;低压a、c相变形明显,三相线圈整体向高压侧倾斜;b相上部木制压板断裂,压钉从其螺栓与上夹件焊接处断裂脱落,器身其它部分未见明显异常。从变压器结构及工艺方面看,其压钉结构极不合理,压钉与上夹件之间仅有压钉螺母与上夹件间的两道焊接,焊接面非常单薄,未采用肢板结构,根本经受不起短路冲击。其线圈分16段,垫块工艺粗糙,轴向尺寸和安匝平衡不太好。