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1、全国1110kVV及以上上等级电力变压压器短路路损坏事事故统计计分析金文龙 陈陈建华 李李光范 王王梦云 薛薛辰东摘要要：根据11990019998年年全国各各网省（市市）电力力公司提提供的变变压器事事故统计计数据，对对全国1110kkV及以以上电压压等级变变压器的的短路损损坏事故故进行分分析，总总结了全全国大型型电力变变压器的的短路事事故特点点和规律律，为运运行部门门提高设设备安全全运行管管理水平平、变压压器制造造厂提高高设备抗抗短路能能力，提提供了依依据。 关键词词：变压器器 短路路事故 统计分分析1前言言通过过历年对对全国电电力变压压器运行行情况和和事故的的统计分分析，发发现因外外部短路
2、路故障引引起的设设备损坏坏事故逐逐年增多多。截止止19996年底底，全国国1100kV及以以上等级级电力变变压器因因外部短短路故障障造成损损坏的事事故达到到事故总总数的550%。扼扼制此类类事故的的上升势势头，已已成为提提高电力力变压器器安全运运行水平平的关键键。本文文统计的的因短路路事故造造成损坏坏的变压压器共有有1455台。包包括：各各网省电电力公司司报送的的19990119966年全国国1100kV及及以上等等级事故故变压器器中因外外部短路路损坏的的变压器器1244台；由由19个个网省（市市）电力力公司于于19998年88100月报送送的1110kVV及以上上等级的的短路损损坏变压压器2
3、11台（实实际上报报数为662台，但但其中441台变变压器在在19990119966年报送送样本中中已出现现过）。按各各网省电电力公司司历年上上报的数数据，全全国110kVV 及以以上等级级变压器器在1999019996年期期间，共共发生事事故4009台次次，事故故总容量量为3223066MVAA；其中中因短路路损坏的的变压器器共1224台次次，容量量84332.66MVAA。1990019996年年间变压压器短路路损坏事事故台次次和容量量见图11、图。图33为1999019996年间间变压器器短路损损坏事故故占总事事故的百百分比。图1 19990119966年间每每年变压压器短路路损坏台台次
4、图 19990119966年间每每年变压压器短路路损坏容容量图3 19990119966年间变变压器短短路损坏坏事故占占统计事事故的百百分比自19990年以以来，1110kkV及以以上等级级变压器器的短路路损坏事事故明显显增多。从从最初每每年两三三台到119955、19996年年的299台。到到19996年，全全国1110kVV及以上上电压等等级变压压器的短短路损坏坏事故台台次已经经占统计计总事故故台次的的50%。因外外部短路路引起变变压器损损坏的事事故已成成为电力力变压器器事故的的首要原原因。2短路路损坏变变压器统统计2.1短路损损坏变压压器的电电压等级级分布图4为11990019996年年
5、间各电电压等级级变压器器的短路路损坏台台次。由由图4可可见，1110kkV等级级变压器器的短路路损坏事事故最多多，2220kVV变压器器则有逐逐年上升升的趋势势。图4 每年不不同电压压等级变变压器的的短路损损坏事故故台次图5为11990019996年年间1110kVV和2220kVV电压等等级短路路损坏变变压器占占各电压压等级总总事故台台次百分分比的变变化情况况。由图图5看出出，这两两个电压压等级的的变压器器短路损损坏事故故所占百百分比近近几年急急剧上升升。19996年年1100kV变压压器的短短路损坏坏事故占占该电压压等级总总事故的的45.2%，2220kkV变压压器占该该电压等等级总事事故
6、的556.00%。图5 1100kV和2220kkV变压压器短路路损坏事事故占统计事事故百分分比的历历年变化化2.2短路损损坏变压压器运行行年限1990019996年年间，短短路损坏坏变压器器按运行行年限分分布，如如图6所所示。由由图6可可以看出出一个极极其反常常的现象象。一般般来说，随随着运行行年限的的增加，变变压器绝绝缘材料料老化、机机械强度度降低从从而影响响其抗短短路能力力。但是是，在所所统计的的短路损损坏变压压器中，新新投运变变压器的的短路损损坏事故故远高于于运行时时间较长长的变压压器！即即事故变变压器中中投运一一年以内内发生事事故的占占21%、5年年以内发发生事故故的占555%、11
7、1年以以内的占占77%，其原原因值得得深思！图6 不同运运行年限限变压器器的短路路损坏事事故占统统计事故故的百分分比变压压器的抗抗短路强强度设计计十分重重要，不不合适的的材料以以及粗糙糙的制造造工艺，是是变压器器抗短路路能力不不够的重重要因素素。设计计和制造造经验均均不足的的某些1110kkV变压压器制造造厂另当当别论。但但一些较较有经验验的制造造厂出现现此类问问题，则则更可能能是制造造工艺及及对产品品质量的的重视程程度问题题。另外外，有些些运行单单位也存存在运行行经验不不足的问问题。上上述因素素的综合合体现就就是大部部分短路路损坏变变压器不不是运行行寿命问问题而是是中途夭夭折！2.3短路损损
8、坏变压压器的事事故起因因短路损坏坏变压器器的事故故起因统统计结果果列于表表1。表1 短路损损坏变压压器的事事故起因因统计表表短路事故故单相二相三相正常运行行总计损坏变压压器台次次2329409101占统计总总数百分分比/%22.8828.7739.668.9100.0因三三相短路路引起的的变压器器损坏事事故居多多，占事事故总数数的399.6%。当然然，一些些三相短短路事故故最初也也可能是是由单相相短路或或两相短短路引起起的。在所所统计的的短路事事故变压压器中，有有9台是是在正常常运行中中损坏的的。这些些设备以以前均受受过外部部短路的的冲击，绕绕组机械械强度下下降，带带病运行行；在外外部未短短路
9、的情情况下设设备发生生故障损损坏。另外，在在表1所所列的事事故中，有有8台变变压器的的外部短短路是人人为造成成或运行行人员误误操作引引起的，占占统计短短路损坏坏事故的的7.99%。有有7台变变压器的的事故是是由雷击击或污闪闪诱发的的，占66.9%。2.4短路侧侧电压等等级表22列出了了短路损损坏事故故变压器器的短路路侧电压压等级。100kV侧短短路引起起的事故故最多，占占事故总总数的664.77%。99台正常常运行时时发生事事故的变变压器中中，有88台曾经经在100kV侧侧发生过过短路，另另1台经经历过两两次355kV侧侧短路冲冲击。表2 短路损损坏变压压器按短短路侧电电压等级级统计表表短路侧
10、电电压等级级/kVV正常运行行6103566110220总计短路损坏坏台次967714283119占统计总总数/%7.65.064.7711.881.76.72.5100.02.5累计外外部短路路次数表3为有有累计短短路次数数记录的的44台台短路损损坏变压压器的统统计结果果。从表表中看出出，经一一两次短短路冲击击便造成成变压器器损坏的的居多，占占统计总总数的770.55%。这这说明大大部分短短路损坏坏变压器器是根本本经不起起外部短短路故障障电流冲冲击的。也也就是说说，这些些变压器器的抗短短路能力力不足是是先天的的，往往往在一两两次近区区短路冲冲击中便便遭到致致命损坏坏。表3 短短路损坏坏变压器
11、器按累计计外部短短路次数数统计表表累计外部部短路次次数1总计损坏变压压器台次次316744占统计总总数比例例/%70.5513.6615.99100.02.6变压器器短路持持续时间间和短路路电流倍倍数表44为有短短路持续续时间记记录的449台短短路损坏坏变压器器的统计计结果.从表44看出,当出现现短路故故障时，551%的的变压器器在0.25ss之内便便动作跳跳闸,770%的的变压器器短路持持续时间间小于22s。短短路持续续时间超超过100s的占220%左左右。在变变压器短短路持续续时间小小于0.25ss的255台变压压器中，对对列有短短路电流流的133台变压压器作了了分析计计算。其其中，有有1
12、2台台的短路路电流为为额定电电流的44倍倍，仅有有台为为12.5倍，全全部小于于允许的的短路电电流倍数数。短路路持续时时间在00.255 s的100台变压压器，其其短路电电流仅为为额定电电流的339倍倍，全部部小于变变压器的的允许短短路电流流倍数。在5台保保护失灵灵或开关关拒动的的事故变变压器中中，有44台的短短路电流流为额定定电流的的6倍，11台短路路持续时时间为110miin的变变压器短短路电流流为额定定电流的的2.55倍。表4 短短路损坏坏变压器器按短路路持续时时间统计计表短路持续续时间/S0.2250.2660.5500.5112.0002.1003.00010总计损坏变压压器台次次2
13、53741049占统计总总数比例例/%51.006.114.338.220.44100.02.7变压器器损坏程程度表5是短短路损坏坏变压器器按照设设备损坏坏程度统统计结果果。表55中的轻轻度损坏坏是指设设备的绕绕组有变变形，引引线被烧烧断，但但绝缘未未损坏；中度损损坏是指指绕组明明显变形形，绕组组或引线线被烧断断，绝缘缘受到一一定程度度损坏；重度损损坏是指指绕组严严重变形形、压板板被冲断断、绕组组烧断、绝绝缘被击击穿或烧烧坏，严严重的则则爆炸起起火，变变压器被被烧毁。所所统计的的因外部部短路造造成事故故的变压压器中，大大部分遭遭受重度度损坏，占占统计总总数的661.3%，轻轻度损坏坏的变压压器
14、仅占占1.66%。表5 短路损损坏变压压器按设设备损坏坏程度统统计表设备损坏坏程度轻度中度重度总计损坏变压压器台次次1233862占统计总总数比例例/%1.637.1161.33100.0变压压器因短短路故障障损坏的的原因分分析从上述统统计分析析中不难难看出，变变压器本本身抗短短路能力力不够是是引起变变压器短短路损坏坏的主要要原因。除除此之外外，运行行管理不不当也是是一个不不可忽视视的因素素。变压器抗抗短路能能力不够够，主要要表现在在一部分分变压器器在遭受受低于规规定强度度的短路路电流冲冲击且保保护速动动下，仍仍然发生生绕组变变形，甚甚至绝缘缘击穿。例例如河南南开封滨滨河站11台SFFL6-3
15、115000/1110变压压器，因因低压侧侧所带线线路母线线电缆三三相短路路爆炸，引引起主变变重瓦斯斯保护动动作跳闸闸，造成成变压器器低压侧侧A相断断线，铁铁芯移位位。但其其短路电电流仅为为额定电电流的44.5倍倍，保护护动作时时间为00.088s.设计和制制造正确确的变压压器，只只要短路路的持续续时间和和电流不不超过变变压器动动、热稳稳定性所所允许的的时间和和电流，应应能承受受住各种种短路。但但实际上上短路引引起的损损坏事故故却很多多，并且且呈逐年年增长的的趋势。变变压器动动稳定性性能差，经经受不住住各种短短路，究究其原因因大致有有以下几几点：（1） 在变压压器结构构设计中中，对作作用在变变
16、压器绕绕组上的的电动力力，仅按按静力学学计算是是不能正正确反映映变压器器突发短短路电流流冲击时时所承受受的各种种应力的的。因为为绕组各各部分的的作用力力和形变变的关系系是很复复杂的，也也是随时时间变化化的，因因此只有有对动态态过程进进行分析析，才能能使电动动力的计计算结果果正确反反映绕组组的实际际受力状状态，确确保设计计裕度。（2） 选择导导线不恰恰当，存存在重视视热性能能而忽视视机械应应力的现现象。导导线本身身的许用用应力低低，裕度度小甚至至无裕度度，自身身骨架不不硬只得得靠上下下左右的的支撑。换换位导线线的硬度度和宽厚厚比也是是需要注注意的问问题。这这些都是是影响绕绕组轴向向稳定性性的重要
17、要参数。如如江苏谏谏壁发电电厂一台台SFPP36000000/2220变压压器和东东北辽阳阳变电站站一台DDFPSSF25000000/5000变压压器在短短路损坏坏后，经经吊芯检检查发现现，这22台变压压器的低低压绕组组均采用用的是机机械强度度很差的的换位导导线。由由此看来来，选用用绕组导导线时，尤尤其是换换位导线线时，应应适当控控制其宽宽厚比且且宜采用用自粘性性导线和和硬度较较高的导导线，以以提高绕绕组自身身强度。（3） 绕组轴轴向压紧紧力不够够。发生生这种问问题的原原因有二二，一是是设计计计算不正正确，如如山西太太原某电电站一台台SFZZ7315500/1100变压器器，承受受了100k
18、V侧多多次短路路后，用用频响法法测试出出低压绕绕组有明明显变形形。放油油吊罩检检查发现现，绕组组上夹件件的下肢肢板上翘翘20mmm，绕绕组轴向向尺寸相相应拉长长20mmm，并并呈现纵纵向大波波浪状。为为了验证证这些部部件的机机械强度度，特别别制作了了同样尺尺寸的试试品，在在油压机机上进行行了模拟拟试验，结结果使该该钢结构构达到同同样大变变形量所所需要的的机械力力仅为原原计算单单中轴向向机械力力的计算算值的220%。二二是一些些变压器器厂没有有根据国国内材料料和工艺艺现状，而而是盲目目采用同同一绝缘缘压板结结构。这这种结构构虽然可可节省端端部绝缘缘距离、降降低附加加损耗，但但采用这这种结构构通常
19、需需要对垫垫块进行行密化处处理，在在绕组加加工好后后，还应应对单个个绕组进进行恒压压干燥，并并测量出出绕组压压缩后的的高度，把把同一压压板下的的各个绕绕组调整整到同一一高度，然然后在总总装时用用油压装装置对绕绕组施加加规定的的压力，最最终达到到设计和和工艺要要求的高高度。只只有经过过这样的的严格工工艺处理理，才能能保证总总装时同同一压板板下的各各绕组都都能够被被压紧，且且在运行行过程中中保持稳稳定，否否则很可可能带来来质量上上的重大大隐患。如如湖南长长沙电业业局上大大垅站的的一台SSFZ88315500/1100变压器器，运行行中低压压侧100kV线线路故障障短路，在在速断保保护正确确动作的的
20、情况下下，绕组组仍然严严重变形形、位移移。经检检查发现现，高、低低压绕组组的上部部有明显显的高度度差，在在同一压压板下受受力不均均。1110kVV电力变变压器中中类似的的例子是是比较多多的。正是因为为这些制制造工艺艺问题，不不仅使变变压器绕绕组最终终未能达达到设计计和工艺艺要求，不不能使其其始终保保持紧固固状态，而而且在短短路轴向向力的作作用下，绕绕组易出出现松动动或变形形，甚至至失稳。压板的材材质和形形状也是是影响绕绕组轴向向强度的的重要因因素。钢钢压板的的刚度较较大，压压板的支支撑力到到线圈端端部的压压力传递递比较简简单。但但如果采采用层压压木（纸纸）板，情情况就要要复杂得得多，应应特别注
21、注意压板板本身的的机械强强度和刚刚度。在在所统计计的短路路损坏变变压器中中发现层层压板被被折断（有有的断裂裂成几块块）的情情况有多多起，其其中有的的层压板板采用的的是两块块半圆层层压板，而而不是加加强的整整圆层压压板。因因此建议议对压板板强度不不够的设设计尽快快进行改改进。（4）引引线固定定支点不不够、支支架不牢牢固、引引线焊接接不良等等。短路路事故后后，发现现变压器器夹持引引线的木木支架裂裂开和木木螺杆折折断的情情况有多多起。如如某厂生生产的一一台SFFPF36000000/3330电力力变压器器，由于于引线的的固定垫垫块间隔隔太大（垫垫块数不不够），发发生短路路时，低低压引线线变形，造造成
22、木支支架和垫垫块脱落落，三支支套管根根部断裂裂，油箱箱变形开开裂，低低压绕组组位移。（5）内内绕组与与铁芯柱柱间支撑撑不够。部部分变压压器内绕绕组内衬衬的是软软纸筒，在在径向力力的作用用下，往往往使内内绕组向向铁芯方方向挤压压，铁芯芯烧损的的情况屡屡有发生生。如广广东江门门开平站站一台SSFPSSZ715000000/2220变压压器，低低压绕组组为软纸纸筒结构构，运行行中因110kVV侧总开开关隔离离刀闸接接触不良良发生飞飞弧而发发展成AA、B相相短路，差差动保护护动作跳跳三侧开开关。事事后检查查变压器器无可燃燃气体，绝绝缘试验验合格，由由高压侧侧向变压压器送电电，500s后变变压器轻轻瓦斯
23、保保护动作作跳三侧侧开关。吊吊检发现现低压侧侧B相大大多数线线匝，特特别是中中部线匝匝呈波浪浪形扭转转，绕组组向铁芯芯压成锥锥形，并并对铁芯芯及中压压击穿，低低压侧AA、B相相也有变变形现象象。类似似这种事事故较多多，因此此应加强强内绕组组与铁芯芯柱间的的支撑，一一般可通通过增加加撑条数数目、内内绕组采采用内衬衬高强度度硬纸筒筒等措施施来提高高绕组的的径向动动稳定性性能。（6）制制造过程程中工艺艺条件不不规范，质质量控制制不严。如如内外撑撑条及上上下垫块块的放置置有错位位、垫块块尺寸及及数量有有差异、线线圈绕制制不紧固固等，造造成安匝匝不平衡衡度加大大和幅向向应力不不对称。绕绕组的局局部变形形
24、往往与与此有关关。由以上分分析看出出，变压压器的抗抗短路能能力主要要取决于于结构设设计和制制造工艺艺，当然然与运行行管理和和运行条条件也有有一定的的关系。如如有一些些事故就就是因保保护失灵灵、开关关拒动、失失去直流流等原因因，致使使短路故故障切除除时间过过长，而而在电、热热的共同同作用下下导致变变压器绕绕组损坏坏。例如如山西太太原新店店站一台台SFSSZ7315500/1100变压器器，因110kVV系统故故障导致致直流消消失，由由手动操操作跳闸闸，变压压器由于于受长时时间短路路电流作作用而损损坏。统统计事故故中还有有一些是是运行中中人为误误操作引引发的变变压器短短路事故故。另外外运行温温度、
25、绝绝缘老化化等也是是一些变变压器发发生短路路损坏事事故的原原因。所所以在变变压器运运行管理理上也有有需要总总结和改改进之处处。还有一点点值得运运行和制制造部门门重视的的是，绕绕组变形形的累积积效应所所造成的的严重故故障隐患患。最典典型的实实例是上上述山西西太原某某变电站站的SFFZ7315500/1100变压器器。据调调查，该该变压器器在运行行的7年年间曾遭遭受多次次短路冲冲击（开开关速断断动作664次，过过流保护护动作88次，跳跳闸后重重合闸动动作177次），但但在运行行或常规规试验中中没有发发现任何何异常，在在停止运运行前仍仍带满负负荷运行行。如果果不是用用频响法法及时测测试出低低压绕组组
26、发生变变形，那那么很难难说什么么时候会会发生事事故。从从中不难难看出，变变压器在在运行中中经多次次短路冲冲击后，即即使不立立即发生生击穿，也也会因绕绕组的残残余变形形带来严严重的故故障隐患患。因此此，对于于绕组已已有变形形而仍在在运行的的变压器器来说，虽虽然并不不意味着着会立即即发生绝绝缘击穿穿事故，但但根据变变形情况况的不同同，当再再次遭受受并不大大的过电电流或过过电压、甚甚至在正正常运行行的铁磁磁振动作作用下，也也很可能能导致绝绝缘击穿穿事故。所所以，有有此“雷击”或“突发”事故很很可能隐隐藏着绕绕组变形形的故障障隐患。为为此，运运行和制制造部门门对此都都应有充充分的认认识而不不能存侥侥幸
27、心理理。综上所述述，为确确保大型型变压器器在允许许的持续续短路时时间和电电流下能能安全、可可靠运行行，各制制造厂应应从改进进结构设设计、材材质和制制造工艺艺等方面面提高变变压器的的抗短路路能力。特特别对新新开发或或出现问问题较多多的中等等容量变变压器，应应通过短短路试验验对其强强度和制制造工艺艺进行检检验。对对不能用用短路试试验检验验的大容容量变压压器，应应通过一一些局部部或缩小小的模型型来进行行研究、验验证。运行部门门也应采采取相应应措施，降降低出口口和近区区短路故故障概率率，提高高继电保保护的可可靠性；加强对对低压母母线及其其相关设设备的维维护管理理；选用用全工况况开关装装置，防防止配电电
28、室“火烧连连营”。610kkV电缆缆出线或或短架空空出线尽尽量不用用重合闸闸，以避避免事故故扩大。对对在运行行中遭受受短路电电流冲击击的变压压器应用用频响法法进行绕绕组变形形测量、检检查和记记录，并并计算短短路电流流倍数。对对经历过过一定短短路次数数的变压压器，应应安排变变形测试试和缩短短检修周周期，在在检修中中可对一一部分变变形不严严重的变变压器重重新加固固，以减减少因短短路引起起的变压压器损坏坏事故。4结语语（1）119955年119966年间的的变压器器短路损损坏事故故占统计计总事故故台次的的50%，因外外部短路路引起的的变压器器损坏事事故已成成为电力力变压器器事故的的首要原原因：（2）
29、多多年来，1110kkV等级级变压器器的短路路损坏事事故一直直占据主主要位置置：（3）变变压器本本身抗短短路能力力不强是是引起变变压器损损坏的主主要原因因。很多多变压器器根本经经不起外外部短路路故障电电流的冲冲击。一一两次短短路便会会造成事事故的占占统计总总数的770.55%。有有短路电电流记录录的事故故变压器器，全部部都是在在低于允允许的短短路电流流倍数下下造成事事故的，短短路持续续时间在在2s以以内的事事故占771.44%。（4）新新变压器器的短路路事故远远高于运运行时间间较长的的变压器器！即投投运年限限一年以以内的占占21%、5年年以内的的占555%、111年以以内的占占77%，其原原因
30、值得得深思：（5）运运行部门门应当采采取切实实可行的的措施，提提高变压压器以及及包括继继电器保保护在内内的相关关设备的的运行管管理水平平。对在在运行中中遭受过过短路电电流冲击击的变压压器应进进行变压压器绕组组变形测测试。对对遭受过过多次短短路的变变压器，即即使运行行中无异异常情况况，最好好也能安安排检修修。这是是减少变变压器短短路损坏坏事故必必不可少少的重要要环节。作者简介介金文龙 处处长，教教授级高高级工程程师，从从事电网网设备及及运行管管理。陈 华华 教授级级高级工工程师，从从事电网网设备及及运行管管理。李光范 副副所长，高高级工程程师，从从事绝缘缘材料及及变压器器运行技技术的研研究。王梦云 教教授级高高级工程程师，从从事高压压电气设设备绝缘缘及变压压器运行行技术的的研究。薛辰东 高高级工程程师，从从事高压压电气设设备故障障检测及及变压器器运行维维护技术术的研究究。作者单位位：金文龙 陈建建华（国国家电力力公司安安全运行行与发输输电部，北北京，11000031）李光范 王梦梦云 薛辰东东（国家家电力公公司电力力科学研研究院，北北京清河河，10000885）64