发电厂低压厂用干式变压器的短路电流承受能力分析

本文针对发电厂低压厂用电系统的特征，归纳了干式变压器在短路试验中所存在的问题，并结合干式变压器和系统短路电流的种类，提出了对发电厂低压厂用变压器的改进措施。

【关键词】干式变压器 短路电流 承受能力

发电厂用树脂来浇注干式变压器的方式越来越受到青睐，主要由于它具有防火性能好、短路电流承受能力较强、局部释放的电量较低、在后期的维护中较方便以及其外形较美观等特征。虽然干式变压器在发电厂的应用有所增加，但从整体上来看，还是存在一些问题，笔者致力于对发电厂低压厂用干式变压器的短路电流承受能力进行探讨。

1 发电厂低压厂用电系统的特征

在发电厂电气系统中。低压厂用变压器是其重要的组成部分，它的作用主要是降低发电机产生的电能，以导向发电厂内的照明、其他辅助机械、还有泵的用电，低压厂用变压器对整个发电厂的运行有着极为重要的作用。因此，对于发电厂低压厂用干式变压器采用承受短路能力强的环氧树脂来浇注，可以使发电厂低压厂用变压器的短路电流承受能力逐渐加大。

电力系统中对变压器短路承受能力有着很高的要求，为了使厂用变压器低测压的短路容量控制在一定范围内，对其抗阻要求也会相对应增强；但是电压力的抗阻能力也不能无限制的加大，会造成常用电动机的自行启动，危险性较大。

在电气系统中，还需要考虑到在电气系统中不同位置发生短路对变压器绕组电流的影响，主要分成两种，一种是短路位置发生在变压器高压侧的入口，即短路电流并没有从变压器绕组通过，这时主要影响到高压侧入口的元件以及电气接线；另外一种即短路位置发生在低压侧，通过一次侧系统电压在变压器上的施压，变压器自身抗阻，这种情况极有可能使低压侧负载电动机产生故障，应做发电机状态运行，以向变压器提供反馈电流，这种状态即为变压器在运行过程中最严重的短路情况，需要投入大量的人力、物力和财力对其进行维修，还会对广大人民群众的日常生活造成影响。

2 发电厂低压厂用干式变压器

干式变压器主要分成两种形式：一种是环氧树脂浇注变压器，其具有很好的绝缘性和防潮防尘能力；另一种即为NOMEX绝缘纸，其具有耐热性强、稳定性强的特征。

干式变压器的在电气系统中应有的性能主要有以下几点：

（1）防污防潮能力。环氧树脂浇注干式变压器的过程中，整个线圈导体都被固体绝缘层所包裹，即使在强湿度和各种脏乱差的环境下，干式变压器也不会受其影响，照样正常运行。

（2）环保能力。变压器绝缘材料中，环氧树脂和NOMEX绝缘纸由于其特殊性，都不会对周边环境以及工作人员带来危害，即使在废弃之后进行燃烧也不会产生有害气体。

（3）绝缘能力。由于两种材料的使用，使干式变压器层间没有气泡，规避了局部放电的问题。

（4）抗短路能力。环氧浇注干式变压器使其抗短路能力增强，这是使用这种方式的重要原因。

3 发电厂低压厂用变压器中相关短路电流的概念

3.1 系统短路电流

系统短路电流是将低压厂用变压器一次侧前段转换成相对简单的电源系统之后，在变压器入口发生短路电流时，应如图1中1处的短路电流IS，此电流并没有流经变压器的绕组部分，而根据相关标准，具体给出了在没有规定系统短路视在容量时的推荐值，而系统短路电流则是与其相对应的。

3.2 变压器短路电流

厂用变压器的短路电流于图1中短路点2处的短路电流In，根据GB1094.5-2008进行计算，它规定了电力变压器在短路引起的过电流作用下必须是零损伤的要求。还提出了关于变压器承受短路的动稳定实验电流峰值的计算，并对其稳定我试验电流峰值进行了要求。

3.3 电动机反馈电流的380伏动力中心短路电流

发电厂用干式变压器承载了包括泵、电动机等的运转，当系统发生短路故障时，虽然极端电压成为零，但是电动机仍然在急速运转，成为一个电源点，并向短路点提供短路电流。这种备用电流即为电动机的短路反馈电流。

4 发电厂低压厂用变压器的改进措施

4.1 发电厂低压厂变压器的垫块问题

垫块具有支撑干式变压器中的高压低压绕组和其夹件的作用，它要承受的作用力来自很多个方向：

（1）来自高、低压绕组的轴向力的作用，由于力的作用是相反的，垫块所承受的是剪切力。

（2）受高、低压绕组的旋转力的作用，高低压绕组沿着圆周所产生的旋转力是相反的，垫块所承受的是固定压以及绕组不产生圆周方向旋转时所产生的摩擦力。

（3）受高压绕组的相间力的作用，垫块所承受的是高压绕组不产生相间位置移动的摩擦力。

基于垫块所承受的多种作用力，垫块所使用的材质与其结构形式也变得十分重要。从材质上来看，虽然垫块所用的材料较硬但是也很脆，当多种作用力产生时，很容易破裂。在采用树脂浇注过程中加入大量的玻璃纤维材料就可以更好的强化垫块的韧性，效果会更好。从垫块的结构来看，主要有以下几种结构如图2。

对于这几种结构，在最后的装配过程中一定要保证每个垫块上承受的力都是均衡的，否则，会在后期的使用中留下隐患，有可能造成位置移动甚至是变形。另外在制造过程中，应采用焊定位槽的方式来固定垫块，避免产生无转动位移的情况。

4.2 低压绕组和铁心之间的硬支撑

无论是哪一种高、低压绕组的组合形式，低压绕组和铁心之间都少不了硬支撑的作用。对于支撑条的材质，包括环氧玻璃布半条、硅橡胶棒形撑条，在这个过程中，一定要保证支撑条能够撑紧。反之，则会导致支撑条的位置移动，造成箔式不浇注的干式变压器出现变形。

4.3 低压绝缘子

绝缘子主要承受的是拉力，低压绝缘子是固定低压引出线铜排和中性点引出线铜排的。此处的机械强度是极容易被忽视的。

4.4 绕组端部处理

由于短路时绕组产生辐向、相间、轴向以及旋转力，所以就一定要保证绕组端面与垫块之间的接触面和接触压力。对高压和低压绕组都是通过导线浇注成型的，因此，主要绕组的端面是平整的，垫块与绕组端面就会有良好的接触。

4.5 借助计算机技术，检测变压器的内部故障

借助计算机技术，可对变压器油中的气体成分进行模糊的判断，可模拟出人工间隙式的巡回监测判断，组成可以自动预知监测的专家系统，可检测出变压器的内部故障、以及故障类别。

5 结束语

在发电厂低压厂用电系统的设计中，每一个细节都要十分注重。除了要考虑到发电厂低压厂用干式变压器的短路电流承受能力之外，还要考虑到电动机承载故障时所负担的反馈电流。我们在干式变压器的使用中，必须要注意支撑垫块的结构和材质，对绕组的端部进行处理以加强低压绕组和铁心之间没有空隙，起到极强的支撑作用。在装配上也一定要按照相关标准严格要求，只有这样，才能使发电厂低压厂用干式变压器上升到一个新水平。

参考文献

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作者简介

付强（1979-），男，山东省东营市人。大学本科学历。现为青海华电大通发电有限公司工程师，研究方向为火力发电厂电力系统自动化及电气设备精密检修。

作者单位

青海华电大通发电有限公司 青海省西宁市 810160