近年來內(nèi)蒙古蒙西電網(wǎng)主變壓器受外部短路沖擊發(fā)生嚴(yán)重事故的統(tǒng)計(jì)資料，分析事故發(fā)生及增長(zhǎng)的原因。
重點(diǎn)從繼電保護(hù)專業(yè)角度提出“保設(shè)備”的原則，調(diào)整和完善繼電保護(hù)配置，對(duì)接地故障保護(hù)功能技術(shù)改造。
增加新型快速保護(hù)，優(yōu)化和壓縮各級(jí)保護(hù)配合級(jí)差及動(dòng)作時(shí)限，利用這些操作性強(qiáng)、可行有效的反事故技術(shù)措施加以抑制。
同時(shí)從設(shè)備選型、運(yùn)行維護(hù)、生產(chǎn)績(jī)效考核等方面提出管理措施，從技術(shù)和管理兩方面綜合治理，更好地保障系統(tǒng)主設(shè)備安全和電網(wǎng)安全。
近年來，我國(guó)一些帶高載能負(fù)荷的產(chǎn)能落后地方電網(wǎng)，110 kV 及以上的主變壓器因短路沖擊引起的損壞事故明顯增加，特別是帶有電弧、電石、冶煉等高載能性質(zhì)負(fù)荷的變壓器。
受短路沖擊的變壓器很多損壞嚴(yán)重，有的故障還擴(kuò)大成電網(wǎng)事故，后果極為嚴(yán)重，因此這是一項(xiàng)亟待解決的重大安全隱患，迫切需對(duì)事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
找出事故發(fā)生及增長(zhǎng)的原因，研究并提出操作性強(qiáng)的技術(shù)措施和管理措施，加以預(yù)防、抑制和消除。
1、短路沖擊引起變壓器損壞事故的現(xiàn)狀及簡(jiǎn)要分析2004 ～ 2011 年內(nèi)蒙古蒙西電網(wǎng)共發(fā)生110 kV 及以上變壓器損壞事故22 起，其中，因短路沖擊和變壓器抗短路能力差損壞的變壓器達(dá)17 臺(tái)，占總事故數(shù)的77%，此類事故的外部原因主要為主變中低壓側(cè)近區(qū)或出口短路故障。
從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，變壓器外部故障短路沖擊損壞事故已經(jīng)成為影響變壓器安全可靠運(yùn)行的主要因素，要減少變壓器事故率，保障變壓器等主設(shè)備的安全，確保電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，必須從減少變壓器外部短路電流沖擊損壞事故做起。
通過查看變壓器外部短路沖擊事故的統(tǒng)計(jì)資料可以看出：事故內(nèi)在原因主要是變壓器本身的動(dòng)穩(wěn)定或熱穩(wěn)定能力不夠（抗短路能力差）。
外部原因?yàn)榕渚W(wǎng)線路及客戶設(shè)備故障幾率較大、繼電保護(hù)配置不完善、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)、系統(tǒng)短路電流水平較高、運(yùn)行維護(hù)存在漏洞和隱患。
各方面的管理措施不完善或執(zhí)行不力，為減少變壓器外部短路沖擊損壞事故的發(fā)生，必須從技術(shù)和管理兩個(gè)方面入手，加以改進(jìn)。
2、技術(shù)措施
2.1、完善和調(diào)整繼電保護(hù)配置，樹立“保設(shè)備”的原則對(duì)于已經(jīng)并網(wǎng)運(yùn)行的變壓器，其一：網(wǎng)內(nèi)大部分變壓器，特別是220 kV 及以上變壓器。
保護(hù)配合級(jí)數(shù)多，受電網(wǎng)配合時(shí)間和保護(hù)配置的限制，其保護(hù)跳閘時(shí)間大于變壓器的短路允許時(shí)間，導(dǎo)致變壓器經(jīng)受短路沖擊時(shí)間較長(zhǎng)。
其二：配網(wǎng)線路和客戶側(cè)設(shè)備故障概率較大，導(dǎo)致變壓器經(jīng)受短路電流沖擊次數(shù)增加，累積性損壞增加。
其三：主變低壓側(cè)保護(hù)配置不完善，缺少防御低壓側(cè)母線故障或近區(qū)出口短路故障的快速保護(hù)，且配網(wǎng)出線動(dòng)作時(shí)間和主變低壓側(cè)后備保護(hù)配合時(shí)間級(jí)差較大，導(dǎo)致主變低壓側(cè)保護(hù)切除故障時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。
針對(duì)以上三條，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，提出繼電保護(hù)技術(shù)反事故措施。
2.2、壓縮主變壓器及所帶輸電網(wǎng)、配網(wǎng)各級(jí)保護(hù)時(shí)限，同時(shí)調(diào)整和完善變壓器高中后備保護(hù)配置從配網(wǎng)、輸電網(wǎng)到主變壓器，逐級(jí)壓縮全電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)限。
特別是縮短變壓器配置保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，對(duì)微機(jī)型保護(hù)可以采取0.2 ～ 0.3 s 的配合級(jí)差, 從整體上壓縮電網(wǎng)各級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限, 減少各級(jí)電網(wǎng)中設(shè)備經(jīng)受短路電流沖擊的時(shí)間。
為更好壓縮主變保護(hù)時(shí)限，同時(shí)配合調(diào)整主變保護(hù)配置，減少配合級(jí)數(shù)，具體調(diào)整方案如下：按照規(guī)程要求，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際情況，對(duì)單側(cè)電源雙繞組變壓器和三繞組變壓器，相間短路后備保護(hù)應(yīng)裝于各側(cè)。
非電源側(cè)保護(hù)帶兩段，用第一時(shí)限跳開本側(cè)母聯(lián)或分段斷路器，縮小故障范圍； 用第二時(shí)限跳開本側(cè)斷路器，當(dāng)帶電源高壓側(cè)對(duì)非電源側(cè)母線后備靈敏度不足時(shí)，用第三時(shí)限跳開變壓器各側(cè)斷路器。電源側(cè)保護(hù)帶一段時(shí)限，跳開變壓器各側(cè)斷路器。
兩側(cè)或三側(cè)有電源的雙繞組變壓器和三繞組變壓器，各側(cè)相間短路后備保護(hù)可帶二段或三段時(shí)限，為滿足選擇性的要求或降低后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，相間短路后備保護(hù)可帶方向，方向宜指向各側(cè)母線。
但跳開變壓器各側(cè)斷路器的后備保護(hù)可不帶方向，動(dòng)作時(shí)間宜比帶方向的相間后備保護(hù)增加一個(gè)時(shí)限級(jí)差。
2.3、調(diào)整配網(wǎng)保護(hù)配置，壓縮配網(wǎng)保護(hù)時(shí)限
針對(duì)配網(wǎng)和客戶側(cè)故障概率較大，導(dǎo)致變壓器受短路電流沖擊幾率增加，累積性損壞增加，需采取以下措施。
對(duì)于35 kV 及以下電壓等級(jí)配網(wǎng)線路，一是調(diào)整保護(hù)配置。對(duì)相間故障，由三段式電流保護(hù)改成兩段式電流保護(hù)，減少配合級(jí)數(shù)。對(duì)接地故障，由單相接地告警發(fā)信號(hào)改造為單相接地故障跳閘或配置零序電流保護(hù)直接跳閘；二是減小動(dòng)作時(shí)間配合級(jí)差，對(duì)微機(jī)保護(hù)一般采用0.2 ～ 0.3 s，從而逐級(jí)壓縮保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。
對(duì)一些特殊性質(zhì)的負(fù)荷線路，到變電站出口距離很短，如電石、電弧、冶煉等高耗能線路，可將出線電流速斷保護(hù)范圍延伸至客戶變壓器。
擴(kuò)大保護(hù)范圍、降低速斷動(dòng)作值，退出線路重合閘，取0 s 的動(dòng)作時(shí)間，對(duì)抑制短路電流沖擊時(shí)間，減少?zèng)_擊次數(shù)等方面會(huì)有很好的效果。
對(duì)35 kV 及以下電壓等級(jí)配網(wǎng)若采用全電纜或電纜架空混合線路的，要求退出重合閘，以防止變壓器再次重合到永久性故障上，導(dǎo)致又一次受到外部短路電流的沖擊，增加損壞幾率，使事故擴(kuò)大。
2.4、增加主變低壓側(cè)母線故障主保護(hù)和出口近區(qū)短路的短延時(shí)后備保護(hù)為加強(qiáng)主變低壓側(cè)的保護(hù)功能。配置專用低壓母線保護(hù)和弧光保護(hù)（無時(shí)限），增加保護(hù)的快速性，徹底解決母線短路事故延時(shí)跳閘。
對(duì)相間故障，主變低壓側(cè)配置“相間電流限時(shí)速斷保護(hù)”；對(duì)接地故障，將主變低壓側(cè)系統(tǒng)改造為小電阻接地，低壓側(cè)配置“小電阻接地零序電流保護(hù)”。
主變低壓側(cè)相間電流限時(shí)速斷保護(hù)具體整定原則如下：保證低壓側(cè)母線故障有不小于1.5 的靈敏度整定，同時(shí)與所有出線的速斷保護(hù)配合，當(dāng)與低壓出線的速斷保護(hù)配合、與靈敏度要求有沖突時(shí)，應(yīng)服從靈敏度的要求。
其動(dòng)作時(shí)限與低壓出線的電流速斷時(shí)限配合，配合級(jí)差微機(jī)保護(hù)可取0.2 ～ 0.3 s，這樣配置后，主變低壓側(cè)母線切除故障的時(shí)間大大縮短了。
2.5、改進(jìn)主接線方式或調(diào)整運(yùn)行方式
如：對(duì)于220/110/10 kV 的地區(qū)變電站，10 kV 只作為補(bǔ)償用，避免有配電線引出；母線上加裝諧振過電壓裝置，對(duì)兩臺(tái)及以上主變壓器的變電站，調(diào)整低壓側(cè)解列運(yùn)行。
以降低短路電流和提高繼電保護(hù)靈敏度，特別對(duì)于客戶內(nèi)開關(guān)柜為高載能負(fù)荷供電的低壓母線，更應(yīng)分列運(yùn)行。
單獨(dú)為工業(yè)園區(qū)供電變電站的主變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)宜采用經(jīng)電阻接地方式，配置主變低壓側(cè)零序電流保護(hù)和出線零序電流保護(hù)。
3、管理措施
3.1、從源頭把關(guān)，制定變壓器選型標(biāo)準(zhǔn)和配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備型式以上分析指出：變壓器損壞事故主要因?yàn)槠鋭?dòng)熱穩(wěn)定能力不夠所致，是產(chǎn)品質(zhì)量問題，所以須從源頭把關(guān)，制定變壓器和相關(guān)配網(wǎng)設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)，選用良好運(yùn)行業(yè)績(jī)和成熟制造經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
主要措施如下：110 kV、 220 kV 及以上變壓器必須選用通過突發(fā)短路試驗(yàn)合格的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
投標(biāo)時(shí)和提供產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，制造廠應(yīng)提供變壓器突發(fā)短路試驗(yàn)報(bào)告（包括短路電流與允許時(shí)間的曲線或數(shù)據(jù)），此項(xiàng)納入合同條款，作為索賠依據(jù)。系統(tǒng)短路電流較大時(shí)，應(yīng)選用短路阻抗電壓較大的變壓器，或配置限流電抗器。
3.2、運(yùn)行維護(hù)及技術(shù)監(jiān)督
加強(qiáng)輸變配用設(shè)備運(yùn)行與檢修維護(hù)，減少中低壓側(cè)外部故障發(fā)生幾率。選用可靠性高的成套配電裝置，積極開展開關(guān)柜全工況改造，以后應(yīng)選用全工況開關(guān)柜，防止配電室“火燒連營(yíng)”。
重要的大型變電站可考慮采用SF6全封閉組合配電柜，加強(qiáng)封堵工作，防止小動(dòng)物短路。6～35 kV不接地系統(tǒng)開展定期電容電流測(cè)試，電容電流超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)補(bǔ)償方式的消弧線圈。
防止因弧光接地過電壓而引發(fā)電氣設(shè)備絕緣破壞的短路故障。加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，防止因失去直流而出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)的現(xiàn)象。
逐步實(shí)施變壓器低壓側(cè)戶外母線和變電站出口架空線路絕緣化改造，加強(qiáng)客戶側(cè)管理，降低低壓母線和配網(wǎng)側(cè)故障幾率。
開展短路電流預(yù)警預(yù)報(bào)工作和變壓器繞組抗短路校核工作。根據(jù)系統(tǒng)阻抗和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化，隨時(shí)開展各電壓等級(jí)和變壓器各繞組短路電流計(jì)算與分析工作。
檢測(cè)和預(yù)報(bào)短路電流超標(biāo)情況，及時(shí)采用應(yīng)對(duì)限制短路電流的措施，計(jì)算校核運(yùn)行變壓器繞組抗短路能力，為變壓器技術(shù)改造和新入網(wǎng)變壓器選型提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。
技術(shù)監(jiān)督工作。對(duì)大型變壓器進(jìn)行技術(shù)監(jiān)造，確保按合同要求生產(chǎn)。110 kV及以上變壓器受外部短路沖擊后，應(yīng)進(jìn)行油色譜試驗(yàn)、低壓側(cè)短路阻抗測(cè)試和繞組變形試驗(yàn)，嚴(yán)禁盲目投入。
3.3、制定預(yù)防變壓器受短路沖擊損壞生產(chǎn)績(jī)效管理辦法此辦法保障技術(shù)措施的落實(shí)，監(jiān)督運(yùn)行維護(hù)，加強(qiáng)客戶側(cè)管理。
掌握短路電流沖擊數(shù)據(jù)，規(guī)范試驗(yàn)項(xiàng)目，減少人為失誤，形成全過程管理，為預(yù)防變壓器受短路沖擊損壞的閉環(huán)管理奠定制度保障。
