摘要：隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，供電企業(yè)對電力系統(tǒng)供電可靠性的不斷提高，變壓器抗短路能力成為一個突出問題。一些不太能承受短路的變壓器，很容易導(dǎo)致各種短路。據(jù)統(tǒng)計，近幾年由于電力系統(tǒng)短路變壓器變壓器意外事故造成，占總事故的40%，為事故的總?cè)萘康?7.4%左右。本文淺析電力變壓器轉(zhuǎn)換原理，以及提高變壓器抗短路能力與保障安全穩(wěn)定運行的一些具體措施。

　　關(guān)鍵詞：電力變壓器 短路原因 控制措施

　　Abstract: with the increasing capacity of power system, the power supply enterprise to power system improve the power supply reliability, transformer resistance to short-circuit the capacity to be a prominent problem. Some can not bear a short circuit transformer, it is easy to lead to a variety of short circuit. According to statistic, in recent years because the power system short circuit transformer transformer caused by accidents, 40% of the total accident, for the accident total capacity of about 27.4%. This article analyses the power transformer conversion principle, and to raise the ability of short circuit transformer and guarantee the safe and stable operation of some concrete measures.

　　Keywords: power transformer cause a short circuit control measures

　　中圖分類號： TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　1前言

　　電力變壓器在系統(tǒng)中運行時,發(fā)生短路故障難以絕對避免。短路故障包括三相短路、兩相短路、兩相接地和相對地故障,特別是出口(首端)短路。巨大的過電流產(chǎn)生的電動力,因其與電流的平方成正比,將增大數(shù)百倍,對變壓器的危害極大。特別是最近幾年,隨著電力系統(tǒng)供電負(fù)荷的增加,單臺變壓器容量的增大,供電范圍趨向密集,變壓器在系統(tǒng)運行時的短路事故極高。另外,當(dāng)變壓器系統(tǒng)防雷設(shè)施設(shè)置不合理時,如變壓器抗短路能力差,則配電線路進(jìn)雷會造成二次直流保險熔斷,低壓開關(guān)和母排燒熔,使高低壓繞組變形,也會損壞變壓器套管等外部配件,嚴(yán)重的會導(dǎo)致變壓器整體報廢。據(jù)統(tǒng)計,110 kV及以上變壓器外部短路事故已占變壓器所有事故的32%以上,因變壓器短路造成的事故已成為變壓器事故的首要原因。因此,提高電力變壓器抗短路能力,減少變壓器事故,顯得尤為重要。本文通過對電力變壓器短路故障原因的分析,提出了電力變壓器在設(shè)計、工藝和結(jié)構(gòu)方面提高抗短路能力的方法與措施。

　　2電力變壓器概述

　　電子電力變壓器主要是采用電力電子技術(shù)實現(xiàn)的，其基本原理為在原方將工頻信號通過電力電子電路轉(zhuǎn)化為高頻信號，即升頻，然后通過中間高頻隔離變壓器耦合到副方，再還原成工頻信號，即降頻。通過采用適當(dāng)?shù)目刂品桨竵砜刂齐娏﹄娮友b置的工作，從而將一種頻率、電壓、波形的電能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能。由于中間隔離變壓器的體積取決于鐵芯材質(zhì)的飽和磁通密度以及鐵芯和繞組的最大允許溫升，而飽和磁通密度與工作頻率成反比，這樣提高其工作頻率就可提高鐵芯的利用率，從而減小變壓器的體積并提高其整體效率。

　　3變壓器短路故障原因分析

　　因變壓器出口短路導(dǎo)致變壓器內(nèi)部故障和事故的原因很多，也比較復(fù)雜，它與結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料的質(zhì)量、工藝水平、運行工況等因數(shù)有關(guān)，但電磁線的選用是關(guān)鍵。從近幾年解剖變壓器，對其事故進(jìn)行分析來看，與電磁線有關(guān)的大致有以下幾個原因。

　　3.1抗短路能力計算時沒有考慮溫度對電磁線的抗彎和抗拉強度的影響。按常溫下設(shè)計的抗短路能力不能反映實際運行情況，根據(jù)試驗結(jié)果，電磁線的溫度對其屈服極限0.2影響很大，隨著電磁線的溫度提高，其抗彎、抗拉強度及延伸率均下降，在250℃下抗彎抗拉強度要比在50℃時下降10%以上，延伸率則下降40%以上。而實際運行的變壓器，在額定負(fù)荷下，繞組平均溫度可達(dá)105℃，最熱點溫度可達(dá)118℃。一般變壓器運行時均有重合閘過程，因此如果短路點一時無法消失的話，將在非常短的時間內(nèi)(0.8s)緊接著承受第二次短路沖擊，但由于受第一次短路電流沖擊后繞組溫度急劇增高，根據(jù)GBl094的規(guī)定，最高允許250℃，這時繞組的抗短路能力己大幅度下降，這就是為什么變壓器重合閘后發(fā)生短路事故居多的原因之一。

　　3.2采用普通換位導(dǎo)線，抗機械強度較差，在承受短路機械力時，易出現(xiàn)變形、散股、露銅現(xiàn)象。采用普通換位導(dǎo)線時，由于電流大，換位爬坡陡，該部位會產(chǎn)生較大的扭矩，同時處在繞組二端的線餅，由于幅向和軸向漏磁場的共同作用，也會產(chǎn)生較大的扭矩，致使扭曲變形。如楊高500kV變壓器的A相公共繞組共有71個換位，由于采用了較厚的普通換位導(dǎo)線，其中有66個換位有不同程度的變形。另外吳涇1l號主變，也是由于采用普通換位導(dǎo)線，在鐵心軛部部位的高壓繞組二端線餅均有不同翻轉(zhuǎn)露線的現(xiàn)象。

　　3.3采用軟導(dǎo)線，也是造成變壓器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期對此認(rèn)識不足，或繞線裝備及工藝上的困難，制造廠均不愿使用半硬導(dǎo)線或設(shè)計時根本無這方面的要求，從發(fā)生故障的變壓器來看均是軟導(dǎo)線。

　　3.4作用在各繞組或各檔預(yù)緊力不均勻，短路沖擊時造成線餅的跳動，致使作用在電磁線上的彎應(yīng)力過大而發(fā)生變形。

　　4提高電力變壓器抗短路能力的措施

　　4.1規(guī)范設(shè)計

　　重視線圈制造的軸向壓緊工藝。制造廠家在設(shè)計時，除要考慮變壓器降低損耗，提高絕緣水平外，還要考慮到提高變壓器的強度和抗短路故障能力。在制造工藝方面，由于很多變壓器都采用了絕緣壓板，且高低壓線圈共用一個壓板，這種結(jié)構(gòu)要求要有很高的制造工藝水平，應(yīng)對墊塊進(jìn)行密化處理，在線圈加工好后還要對單個線圈進(jìn)行恒壓干燥,并測量出線圈壓縮后的高度;同一壓板的各個線圈經(jīng)過上述工藝處理后，再調(diào)整到同一高度，并在總裝時用油壓裝置對線圈施加規(guī)定的壓力，最終達(dá)到設(shè)計和工藝要求的高度。在總裝配中，除了要注意高壓線圈的壓緊情況外，還要特別注意低壓線圈壓緊情況的控制。

　　4.2使用可靠的繼電保護(hù)與自動重合閘系統(tǒng)

　　系統(tǒng)中的短路事故是人們竭力避免而又不能絕對避免的事故，特別是10KV線路因誤操作、小動物進(jìn)入、外力以及用戶責(zé)任等原因?qū)е露搪肥鹿实目赡苄詷O大。因此對于已投入運行的變壓器，首先應(yīng)配備可靠的供保護(hù)系統(tǒng)使用的直流電源，并保證保護(hù)動作的正確性。結(jié)合目前運行中變壓器杭外部短路強度較差的情況，對于系統(tǒng)短路跳閘后的自動重合或強行投運，應(yīng)看到其不利的因素，否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復(fù)的可能。目前已有些運行部門根據(jù)短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區(qū)架空線(如2km以內(nèi))或電纜線路取消使用重合問，或者適當(dāng)延長合間間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害，并且應(yīng)盡量對短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗檢查。

　　4.3防止電壓出口短路

　　4.3.1變壓器的低壓側(cè)安裝絕緣熱縮套管。對變壓器,35千伏電壓偏低及以下,只要插座硬總線使用,從變壓器出口終端樁頭直至開關(guān),包括在室內(nèi)的高壓開關(guān)設(shè)備母線底部的開關(guān),加拿大所有已安裝的絕緣熱縮套管。如果總線使用的是軟的,可以出口碼頭附近的變壓器套管頭和樁墻的熱絕緣熱縮套管安裝。這將有效地防止小動物引起的電壓。

　　4.3.2對變壓器,35千伏的電壓或10KV級變壓器低壓側(cè)中性點,因為它是小電流接地系統(tǒng),它應(yīng)該采取有效措施,防止單相接地時發(fā)生共振的電壓,導(dǎo)致絕緣擊穿,造成變壓器短路出口。

　　4.3.3在變壓器的低壓側(cè)柱瓷瓶,包括高壓開關(guān)設(shè)備可更換大爬距瓷瓷瓶污染防治,或刷牙閃絡(luò)室溫固化硅橡膠涂層(英文版),以防止絕緣擊穿電壓換造成的。閃絡(luò)室溫固化硅橡膠涂料應(yīng)符合DL/T627-1997標(biāo)準(zhǔn)。

　　4.3.4變壓器由一個較大的分?jǐn)嗄芰?缺乏能力交換機取代低壓側(cè)開關(guān),以防止破壞所造成的電壓開關(guān)由爆炸引起的。

　　4.3.5變壓器、母線和線路避雷器取代良好的氧化鋅避雷器,從根本上改善過電壓裝備水平。

　　4.3.6不斷提高變壓器保護(hù)的配置。盡可能采取計算機為基礎(chǔ)的變壓器繼電保護(hù),雙為盡可能安裝母線保護(hù),失效保護(hù)和提高保護(hù)動作的可靠性,靈敏性和流動性以及速度性。在變壓器的低壓側(cè)應(yīng)配備有限的高速電路保護(hù),動作時間應(yīng)<0.5秒。為確保變壓器短路發(fā)生時,出口,可靠,快速切除故障,減少對出口的影響短路和損壞的變壓器。

　　4.4加強現(xiàn)場施工和運行維護(hù)中的檢查，使用可靠的短路保護(hù)系統(tǒng)

　　現(xiàn)場進(jìn)行變壓器的安裝時，必須嚴(yán)格按照廠家說明和規(guī)范要求進(jìn)行施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對發(fā)現(xiàn)的隱患必須采取相應(yīng)措施加以消除。運行維護(hù)人員應(yīng)加強變壓器的檢查和維護(hù)保修工作，以保證變壓器處于良好的運行狀況，并采取相應(yīng)措施，降低出口和近區(qū)短路故障的幾率。為盡量避免系統(tǒng)的短路故障，對于己投運的變壓器，首先配備可靠的供保護(hù)系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng)，以保證保護(hù)動作的正確性;其次，應(yīng)盡量對因短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗檢查，可用頻率響應(yīng)法測試技術(shù)測量變壓器受到短路跳閘沖擊后的狀況，根據(jù)測試結(jié)果有目的地進(jìn)行吊罩檢查，這樣就可有效地避免重大事故的發(fā)生。

　　5結(jié)語

　　由于變壓器繞組變形測試儀價格昂貴，對人員素質(zhì)，一般很難進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營的要求。因此，在實際工作中，根據(jù)變化的變壓器繞組電容，以確定是否繞組變形法，頻率響應(yīng)法可以作為一個有益的補充使用。特別是，頻率響應(yīng)方法沒有條件的，可以橫向，縱向比較所測積累電容，變壓器繞組掌握工作狀態(tài)，以減少事故的可能性，以確保安全與穩(wěn)定電網(wǎng)運行。