突发短路（共3篇）
突发短路 篇1
随着国家经济的增长持续加快, 对能源的需求增大, 合理利用自然资源成为社会发展的重要工作。我国正处于社会经济快速发展时期, 我国的自然资源分布极其不合理, 东部及中部地区经济发展迅速, 但资源不能满足经济持续增长的需求, 西部地区自然资源丰富但经济发展相对落后, 为平衡国内自然资源配置, 目前除天然气实施"西气东输"工程外, 西电东送也是解决东部资源短缺的一种方式。通过近年来国家电网的增容以及电网联网建设, 使得电网输送能力及稳定性得到了极大的提高。为了能够输送更大的电能以及平衡电网的输送能力, 联网电网的电压也在不断提升。全国电网逐渐连为一体, 电网的稳定运行就关乎国民生活的方方面面, 因此把提高电网运行的可靠性作为电网建设的重要考核指标之一, 尤其是对于电气装备的稳定性更显得重要。
随着电网向超高压、大容量、远距离方向发展, 输变电设备制造业未来将研制750k V和1200k V电压等级的电缆设备及高电压等级的变压器和开关设备, 单台容量可达1000MVA或以上;500k V将成为各大区电力网的主要交流输电线路。西北电网750k V输电线路正在建设中, 中部、南部使用±800k V直流输电线路, 1000k V输电试验线路已进入试运行阶段。高电压、大容量输电线路的稳定需要电力设备经受得住过压、突发短路等的考验, 作为输变电的主要电力设备, 输电线路的抗突发短路能力就是变压器的抗突发短路能力[1]。变压器的抗突发短路能力取决于在变压器设计中线圈使用的材料和线圈结构的选用:
1 线圈使用的材料
线圈的主要构成材料是电磁线, 线圈的强度取决于电磁线的屈服强度, 提高电磁线的屈服强度能够提高线圈的抗突发短路能力, 合理选择导线材料是提高线圈强度的一个方法。
1.1 提高电磁线的屈服强度:
正常导线的屈服强度在100Mpa以下, 导线的绕制工艺性极佳, 但绕制完成后的线圈刚性较差;半硬导线作为提高电磁线机械强度的一种新型导线, 在线圈结构中应用越来越广泛。现在导线的屈服强度σ0.2的值可以较精确控制在:120Mpa≤σ0.2<140Mpa、140Mpa≤σ0.2<180Mpa、160Mpa≤σ0.2<210Mpa、σ0.2≥210Mpa这样四个范围。屈服强度σ0.2值在以上四个范围内的半硬导线绕制的线圈具有一定的抗突发短路能力。
1.2 半硬自粘换位导线:
铜导体截面积小, 抗拉强度相应有所提高, 换位导线是由许多根截面很小的导体并列而成的。半硬自粘换位导线具有结构紧凑、导线体表比大, 载流能力大的优点, 导线线芯的屈服强度在达到220Mpa以上时导线仍然具有较好的绕制工艺性, 绕制完成后进行加热自粘合后, 线圈固化成型, 线圈整体具有较强刚性, 线圈能够承受较大的短路力。
1.3 过度提高导线屈服强度的弊端
1.3.1 较高的屈服强度会使电磁线的工艺性变差, 导线规格选择面减少, 绕制的变压器线圈与支撑骨架贴合不紧密, 结构反而变差。
1.3.2 较高的屈服强度使得导线加工困难, 导线的电阻率增加, 变压器的空载损耗增大。
2 变压器线圈结构的改进
随着线圈绕制设备及工装的不断发展, 线圈的紧实度也在逐渐提高, 线圈的结构也发生了较大的变化, 由单一结构发展成多种结构, 从结构上进行优选, 是提高线圈强度的一种方法[2]。
2.1 优先选用合理的线圈结构
对于大容量的电力变压器的高压线圈优先选用连续式或内屏连续式结构, 同时结合中部进线, 上下两路并联结构, 平衡线圈结构。对于结构紧凑的中小容量的电力变压器高压线圈采用纠结连续式线圈。对于小容量的配电变压器高压线圈采用层式线圈。以上可以提高变压器的生产效率。
对于低压线圈尽量采用换位导线, 同时线圈结构主要为多根并列螺旋式线圈。
2.2 提高变压器线圈结构的刚度
电力变压器线圈承受短路力发生变形, 断面形状是梅花形的, 在有撑条部位基本无变形, 但在档间线圈就会发生凸起或下陷, 使相邻的导线发生短路而产生破坏。变压器线圈短路一般为内侧靠近铁芯柱的低压线圈受短路电磁力向圆周外侧扩张变形, 外侧高压线圈收到感应电磁力线圈向圆周内侧塌陷变形。采用工艺措施保证线圈的圆度, 严格控制线圈外表面的一致性, 降低局部突起现象可以提高线圈的结构刚度。增加线圈刚度可采用减小线圈净档距, 减小撑条宽度, 增加线圈档数, 提高线圈圆度的方法, 使线圈内外紧密, 形成坚固的圆筒形结构。
2.3 提高变压器线圈组的装配强度
线圈调整完成后就进行线圈的组装, 组装线圈过程中需要严格控制绝缘材料的含水率、线圈之间的套装间隙, 尽量降低组装工位空间的环境湿度, 采用干燥降低线圈、组装绝缘件的含水率。组装过程中要精细操作, 将线圈撑条、器身撑条、铁轭垫块中心对正, 确保组装过程中内外线圈连接撑条全部受力, 强度均匀, 不存在明显的装配缺陷。线圈套装要紧实, 套装时每道撑条要打石蜡, 同时使用水准仪进行校正中心, 防止线圈撑条错位和下降时带动撑条移动, 造成装配不当。
3 结束语
提高变压器抗突发短路能力可以从提高导线的屈服强度和提高线圈结构强度进行解决, 线圈导线的屈服强度增大, 抗突发短路能力就能得好提高, 线圈的结构刚性强, 抗突发短路能力就能得到提高, 要研究分析两者之间的最佳匹配关系, 使电气设施的可靠性得到提高[3]。
摘要：本文通过对变压器产生短路现象, 对线圈结构以及导线选择方面进行分析, 提出提高变压器看短路能力的措施。
关键词：突发短路,线圈,电磁线,换位导线
参考文献
[1]伊克宁.变压器设计原理[M].中国电力出版社, 2003年10月.
[2]变压器制造技术丛书编审委员会.变压器处理工艺.机械工业出版社, 1-68页 (1998年6月) .
[3]沈其文, 徐鸿本.机械制造工艺禁忌手册[M].机械工业出版社, 1-68页 (2001年1月) .
浅论变压器突发短路后的试验 篇2
近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增,已占全部损坏事故的50% 以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运,成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后,需要组织各方面专家分析事故成因,然后确定试验方法,根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。我认为在当前的这种情况下我们可以通过对绝缘电阻试验、绕组直阻试验、油色谱分析和绕组变形试验“四项试验综合分析”的试验结果进行分析,来对变压器突发短路事故后的情况进行判断。
1 绝缘电阻试验
经验证明 :在大短路电流作用下,初始机械损伤的基本形式是变压器绕组变形,它们发展的典型方式是变形引起局部放电,匝、股间短路,整段主绝缘放电或完全击穿导致主绝缘破坏。因此,测量变压器的绝缘电阻是变压器出口近区短路后一项必要的检测项目。尤其是一些老旧的变压器,其主绝缘薄弱,而且由于绝缘的破坏会在以后的运行中留下隐患,在雷击和操作过电压的作用下,产生击穿放电,击穿放电产生的载波过电压就进一步损坏变压器的绝缘。测量绝缘电阻要严格执行DL/T596-1996规程标准。采 用2500V或5000V摇表,绝缘电阻值与前一次的测量结果进行比较,应无明显差别,在同一温度下一般不应低于出厂试验值的70%。绝缘电阻换算到20℃时,220k V及其以下的变压器不应小于800MΩ,500k V的变压器不小于2000MΩ,吸收比不低于1.3或极比指数不低于1.5。变压器的绝缘状况判断应尽量结合其他绝缘试验项目,如绕组介质损耗和泄漏电流测量,综合各个数据进行综合分析,才能确定变压器的绝缘情况。根据对近年来国网桐乡市供电公司10(20)k V变压器事故掉闸后的绝缘电阻试验中可以看出,70% 的变压器绝缘电阻急剧下降,有些直接将为0,因此可以比较容易的进行判断。实例 :桐乡市梧桐镇迎凤小区10k V1# 变压器、洲泉镇西木桥20k V2# 公变等均是事故掉闸后首先进行绝缘电阻试验,很快发现三侧绕组的绝缘电阻几乎为0,马上就判断为纵绝缘击穿,调换后在车间进行吊芯检查和判断结果相符。
2 绕组直流电阻测量
绕组直阻试验检查导电回路中分接开关接触是否良好、引线接头焊接或接触是否良好、绕组是否断股、匝间有无短路等缺陷,可配合多种试验共同确定缺陷,被1997年的部颁预试规程确定为变压器最重要的电气试验项目。由于电网短路容量越来越大,短路电流冲击,绕组产生严重变形造成匝、股间短路,同时由于大电流冲击,如 :分接开关、套管引线接头,将军帽与线圈引出线之间会造成接触不良。这些在直阻方面的反映往往很明显。如果未能及时发现处理,任其发展会使接触不良点发热熔化而烧断,进而烧坏变压器。
直流电阻值超出DL/T596-1996规程中规定注意值,要组织技术专责进行充分分析研究,再结合油色谱分析 ( 下一节我们将会讨论到 ) 数据,以及过去的试验数据。如果直流电阻值超标且色谱分析数据超注意值,说明变压器已受短路电流冲击损坏。如凤鸣化纤厂35k V变压器事故后,测得绝缘电阻正常,色谱分析结果表明发生了涉及绝缘部位的放电,最后依靠低压三相直阻不平衡的试验结果分析出 :低压绕组明显变形且绕组严重受损,须进行大修。大修时发现几乎所有的绕组都已经扭曲变形,内部结构严重损坏。
3 油色谱分析和气相色谱
油中溶解气体的色谱分析方法在国内外已得到了广泛的应用。它对预测充油的电气设备的潜伏性故障是相当有效的。因此,在《预规》中对变压器、互感器、套管、电力电缆等电气设备均有有关的规定。
油中气体的产生是由于局部过热,局部电晕放电和电弧的结果,产生的气体主要是甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)和一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。不同故障类型的产生特征,如表1所示 :
由于出口近区短路的冲击,主变内部绕组发生匝间短路放电和引线接头或分接开关接触不良而燃弧产生高能放电。这些过热故障促使油或固体纸绝缘材料发生裂解产生H2,CO,CO2和低分子碳水化合物 (C2H2,C2H4) 等,这些都是气体,它们通常都是溶解在油中,我们可以通过对变压器油中的溶解气体的种类、组份、气体量、产气速率的判断发现变压器近区短路后故障严重程度,并确定故障的严重程度和大概部位,为检修提供可靠的依据,从而提出相应的反事故措施。
4 绕组变形试验
电力变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下,绕组的尺寸和形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化。器身位移,绕组扭曲,鼓包的匝间短路等。绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患。近几年,随着电力系统容量的增长,短路容量也大大增大。出口短路后造成绕组损坏事故的数量也有上升趋势。据统计在变压器故障中,因短路冲击导致绕组变形的约占30% 左右。绕组变形试验就是通过各线圈在高频下的响应特性来判断其结构和周围状况是否发生明显变化的新型试验项目,它对发现变压器绕组的变形非常有效。因此,在变压器遭受近区短路后及时进行绕组变形测试,对发现有问题的变压器进行分析研究(和投产时的数据进行比较等),制订相应的措施,并有计划地进行吊检验证,不但节省大量人力、物力,对变压器是否重投入运行或及时退出运行也有相当重要的指导意义,有其它试验项目不可替代的作用。变压器绕组变形试验的判断方法具体有以下几种 :
1)利用变压器良好状态时的频响特性 ;
先测出变压器正常状态下各绕组的频响曲线,当需要检测变压器的绕组状态是否有变化时,将其频响曲线与良好状态下的曲线比就可得到较准确的结论。因此,应给每一台处于重要位置的奕压器建立投运前或确认绕组状态良好时的频响曲线档案。
2)利用相似变压器的频响曲线判定 ;
由于厂家设计和生产中的连续性,使同连接方式的绕组的频响曲线比较相似,即有可参照性。实际测量中,若被试变压器无历史记录数据,可用可参考变压器的频响曲线作诊断旁证。同一家生产的同型号同连接方式的绕组的生产日期越近,参考价值越高。
3)无可参考数据时的变压器绕组故障总判定 ;
因变压器系三相对称设计,故对无参考数据频响曲线的变压器常用三相频响特性的一致性判断绕组的状态。
特别注意是,近区短路达三次以上,短路电流超过变压器八倍额定电流,试验合格后也应吊罩或放油从入孔进入变压器内部进行如下检查 :
(1)压钉的压紧情况。
(2)引线绝缘支架紧固情况。
(3)垫块位移情况。
5 结论
突发短路 篇3
在世界上众多遭受自然灾害影响的国家中, 我国一直是受灾最严重的国家之一。近年来发生了许多灾害事件, 如2008年发生的汶川大地震和冰雪冰冻灾害、2010年发生的青海玉树地震及2011年的动车事故等, 这种突发性灾害和公共事件使得人员伤亡和财产损失十分巨大。根据统计资料显示, 2004年全国全年自然灾害所造成的直接经济损失超过4550亿元[1]。
因为国民经济的快速发展以及城市化过程的加快, 城市中的道路交通网络随着城市规模的不断扩大也变得越来越庞大且错综复杂, 同时由于人口数量和人口密度的增加、现代化城市布局的扩大和经济的发展, 各种突发性疾病和其它自然灾害事故所造成的伤害后果呈现出多样化、复杂化、立体化的发展趋势, 这使得国家自然灾害救援系统的重要性越来越突出, 而其中的关键是系统中应急救援最短路径的选择[2]。灾害救援系统的价值在于它的时效性, 假如救援人员、救援物资可以在最短的时间内被运送到受灾点, 则灾害救援成功的概率将会大大提升。时效性就要求系统具有较高的决策效率, 关键是如何在众多的路径中选择出一条可以使救援车辆最快速地抵达受灾点的救援路径, 因此选择最短的救援车辆行驶的路径是特别重要的, 而其中的核心就是最短路径算法。
自20世纪开始, 人工智能技术快速发展, 人们主要利用Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法等各种智能优化算法来寻找最短路径。Dijkstra算法作为经典的解决最短路径问题的算法之一, 在实际应用中有着重要的作用, 现在绝大多数用于解决最短路径问题的系统都是以Dijkstra算法作为理论基础的, 大约已经有20种左右的此类系统被提出来[3,4,5]。
1 仅考虑距离上最短的应用
假设J市突然发生自然灾害事件, S市派出人员及物资赶去救援, 图1为S市到J市的交通运输示意图, v1为S市, v6为J市, v2、v3、v4、v5为途中主要城市。图中两点间数字代表得出的路径权值 (仅考虑距离上的最短) 。
根据权值图可以得出权值矩阵:
通过matlab仿真得到, 从起点v1 (S市) 到v6 (J市) 的最短路径依次经过点v2、v3, 路径总长度 (权值) 为47.20。
2 总结
本文通过分析我国目前灾害事件的发生情况以及灾后的应急救援工作, 提出最短路径问题, 并借鉴国内和国外在最短路径方面的研究经验, 在广泛研究各种最短路径选择算法的基础上, 结合MATLAB实现过程, 选择了Dijkstra算法作为最优路径选择的基础算法, 得出了仅考虑最短路径时的救援路径。
由于时间的原因, 本文所做的研究工作是很有限的, 未来进一步研究工作一是考虑在选择应急救援路径时, 不仅是路径上的最短, 还要综合考虑其他因素如道路等级、路面质量、交通流量、车辆限制、气象条件等得到最优的路径。二是考虑应急救援运输物资的种类不同时, 在最优路径的选择方面是否有不同, 是否会对运输的物资造成影响。这样才能更好的进行救援, 拯救人的生命和财产, 使损失降到最低。
参考文献
[1]王剑雄.危机管理与突发性公共事件[J].成都行政学院学报, 2006, 14 (02) :20-21.
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[4]吴必军, 李利新, 雷小平.基于城市道路数据库的最短路径搜索, 西南交通大学学报, 2003, 38 (01) :80-83.