110kV主变大修改造

代永恒 李传东

摘 要：本文针对我单位发生的多起35kV出线电力电缆及用户侧设备短路事故，致主变低压绕组出现机械变形或者线圈间绝缘击穿、匝间短路故障进行了分析，并结合具体主变大修改造实例，介绍了主变改造方法步骤，供同行参考。

关键词：主变;  短路;  分析;  大修;  改造

1  前言

变压器是电力系统的核心设备，用作电压、电流及阻抗的变换，满足用户对电能高质量的要求，因此，电力变压器的稳定、可靠运行对电力系统安全具有重要的意义。随着供电负荷增加，以及设备线路老化、运行环境恶劣、外力的侵害等因素，线路短路故障时有发生，在短路事故的冲击下，强大的短路电流会导致主变绕组过热，从而烧毁主变绝缘，巨大的电动力甚至会造成绕组变形，继而引发匝间、相间短路，甚至造成更大的事故。本文针对我单位部分主变运行现状，对短路故障对主变造成的损害进行分析，并结合主变大修改造实施例介绍了了主变大修改造方法步骤。

2  情况介绍

我单位共有8所110kV变电站，目前在运的SFZ9-80000/110型主变共有10台，额定电压均为（110±8）*1.25%/38.5kV。主要为莱钢冶金区域35kV设备供电，负荷多为电弧炉、转炉、轧钢等非线性负荷，冲击性负荷大。其中7台主变已运行15年左右，曾发生多起35kV出线电力电缆及用户侧设备短路事故，导致多台主变低压绕组出现机械变形、线圈间绝缘击穿、匝间短路故障，而且该型号的主变35kV侧原出厂设计额定电压为38.5kV，高于正常额定电压值的10%，超出了系统电压质量控制指标不超过5%的要求。虽然变压器有载分接开关档位已调置“1”档，输出电压已降至最低，但用户仍反映系统电压偏高，致使电容动态无功补偿装置无法正常投运，造成损耗增加，因110kV电源线路系统功率因数偏低，每月还需支付20余万的力率罚款，运行非常不经济。因35kV运行电压偏高，损害电力设备绝缘，易诱发故障。主变大修改造势在必行。

3  绕组短路电动力分析

由于主变绕组中存在漏磁，载流导线在漏磁作用下受到电动力的作用，在绕组突发短路时，电动力更严重。漏磁通常分为纵轴分量和横轴分量。

主变压器在遭受突发短路故障时，高、低压两侧都将受很大的短路电流，在断路器断开故障前的很短时间内，短路电流产生与电流平方成正比的电动力将作用于变压器的绕组，在短路电流下，变压器的纵轴磁场使绕组产生辐向力，而横轴磁场使绕组产生轴向力，轴向电动力使绕组向中间压缩，将使高压绕组受到张力，低压绕组受到压力。这种由电动力产生的机械应力可能影响绕组匝间绝缘，对绕组的匝间绝缘造成损伤，由于绕组为圆形，圆形物体受压力比受张力更容易变形，因此，低压绕组更易变形。同时，在突发短路时产生的轴向力使绕组压缩和使高、低压绕组发生轴向位移，轴向力也作用于铁心和夹件;而辐向电动力使绕组向外扩张，可能失去稳定性，造成相间绝缘损坏。短路电动力严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂。

4  大修改造

本文以110kV型钢变电站3号主变大修改造为例进行介绍。

4.1  型钢站3号主变拆除、返回厂家。

（1）主变停电，布置安全措施。分别在主变高、低压两侧各挂地线一组，分别断开去主变本体的直流控制电源开关以及去冷却风机、有载分接开关的低压交流电源开关。

（2）拆除主变本体非电量二次线、做好标记;拆除主变高、低压侧一次电源线。

（3）放油，将分接开关及其油枕的油单独收集在油桶内，因分接开关频繁操作，易产生C2H2气体，它不能在主变本体中存量多，所以和主变本体及其油枕的油分开放置;本体及其油枕、散热片的油收集入油罐内。

（4）拆除附件。包括冷却风机、散热片、油枕、主变高、低压套管、油管、瓦斯继电器、连接油管等。

（5）主变抬高、移位。

（6）主变及其附件返回厂家大修。

4.2  3号主变返厂技术改造

返厂后进行吊芯检查及技术升级改造。

（1）更换变压器低压三相绕组，并对高压绕组改造。

变压器绕组的机械强度主要是由下面两个方面决定的：一是由绕组自身结构的因素决定的绕组机械强度;二是绕组内径侧的支撑及绕组轴向压紧结构和拉板、夹件等制作工艺所决定的机械强度。改造时，选用抗短路能力较强的绕组材料，低压绕组采用网状半硬自粘换位导线，高压绕组采用半硬复合自粘换位导线来提高绕组的自身抗短路能力，采用质量更好的硬纸板筒或增加撑条的数量来提高绕组受径向力的能力，并采用拉板或弹簧压钉等提高绕组受轴向力的能力。

并对高压绕组进行改造，经计算，适当增加一次主绕组匝数。

（2）检查铁心与夹件、更换部分附件。

变压器的铁心应具有足够的机械强度。铁心的机械强度是靠铁心上的所有夹紧件的强度及其连接件来保证的。当绕组产生电动力时，绕组的轴向力将被夹件的反作用力抵消，如果夹件、拉板的强度小于轴向力时，夹件、拉板和绕组将受到损坏。检查铁心，更换部分夹件。

更换了全部密封胶垫、受损绝缘件、温度计、二次电缆、端子箱、油位计、瓦斯继电器等。对主变本体及附件喷漆。

4.3  新3号主变安装、调试及送电投运

大修改造后的新主变运输，返回现场。组织新主变安装、调试以及送电工作。

（1）新主变的附件，包括高低压套管、油枕、冷却风机、散热片、净油器、油管、瓦斯继电器等运抵现场。

（2）新主变运抵现场，移位、就位安装。

（3）新主变安装附件。其中新主变散热片的安装图如图4所示。

（4）新主变加油。

（5）新主变非电量二次线如油位、油温、瓦斯、压力释放等主变本体的内部、外部二次电缆连线以及保护联动校验。主变分接开关、冷却风机、低压交流电源接线。

（6） 新主变高压试验。新主变注油后约24小时，进行新主变绝缘电阻、直流电阻（分接开关17档）逐档测试、介质损等测试。同时对主变本体瓦斯、有载瓦斯、散热片以及高、低压套管等放气。

（7）新主变空载冲击试验。将分接开关置于中间档位9b，对新主变空载冲击试验，以检验主变的绝缘、机械强度能否承受工作电压和励磁涌流的冲击。冲击三次，第一次送电，检查主变运行有无异常，10分种后停电，以后每次停、送电时间间隔5分钟，第三次合闸送电后，空载运行24小时。并做好油温油位关系曲线点检记录，关注油温、油位关系变化是否正常，同时检查主变有无异音异状、瓦斯继电器是否存有气体，保护装置是否有报警信息，各运行参数是否正常。

（8）停电，布置安全措施。对主变本体瓦斯、有载瓦斯、散热片、高低压套管等再次放气、检查有无渗油等异常现象。

（9）新主变送电带负荷运行。新主变送电后，带35kV母线运行，调整分接开关至合适电压档位，带用户负荷正常运行。

5  结语

（1）主變返厂大修技术改造，提高了绕组抗短路故障能力，降低了35kV侧输出电压，提高了主变及线路设备的供电可靠性。

（2）供电运行方式调整更加灵活，用户侧电容动态无功补偿装置投运正常，提高了110kV电源线路功率因数，由原先的平均0.86提高到平均0.92，实现了力率的由罚变奖，每月力率奖励约45万元。取得了较好的经济效益和社会效益。

（3）该主变大修改造步骤方法，可为同类型主变设备大修提供借鉴参考。