基于变压器短路问题的思考与研究

[摘 要]本文首先分析了变压器在运行过程中对于短路故障的抵抗能力，然后详细的阐述了如何提高变压器抗短路能力。变压器是整个电力系统的核心元件，其运行状况关系到整个电力系统的供电质量以及运行的安全状况。

[关键词]抗短路能力； 变压器； 措施；

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0154-01

一、前言

变压器短路问题通常会带来设备运行上的诸多问题，阻碍电力系统的正常运行。这使得电力工作人员对其重视力度不断加大。但在实际的工作中，依然存在一些问题需要改进，因此，需要我们加大对变压器短路问题的思考与探索。

二、必要性

近几年来，电力系统变压器发生短路事故的比例有所增加，已占全部损坏事故的40%以上，在变压器发生短路事故后对其运行状况进行判断成为电力运行单位经常要解决的难题。变压器的主要故障分为内部和外部2大类。其中内部故障主要是变压器的油箱内发生的各类故障，如相问短路、匝间短路、接地故障等；外部故障主要是变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，它主要包括绝缘套管闪络或破碎而引发的短路、引出线之间发生相间故障等。因此，作为有效的中间环节，短路事故后的原因分析和相关部位的检查维护能够决定变压器是否还可以继续运行，故而也成为专业人员研究的重点。

三、短路问题引起多种状况

变压器在电力系统中主要负责电压大小的控制，起到了稳定系统电压传输的作用。从电力系统实际的运行状况看，变压器在短路之后出现的故障状况较多。但短路带来的直接影响则是变压设备的运行中断，影响了企业的正常生产秩序。目前，短路带来的故障损坏涉及到以下几个方面：

1、设备问题。大型变压器主要是整个设备停止运行，变压器的电压调控作用失效。对于一些安装在电力设备内部的变压器，短路之后出现的状况则是出现“焦昧、冒烟’’等异常状况。这一故障主要是由于变压器在短时间内承受了巨大的电压、电流刺激，导致变压器承载不了而损坏设备。

2、轴向问题。短路之后将会导致变压器内部的绕组发生异常变形，如：轴向变形，这些就会影响到设备的正常操作。该故障状况的特点为变形对称，这主要是因为2个轴向垫块间的导线产生的磁力作用而引起。另外，绕组在受到猛烈的冲击之后也会引起变形的发生，多数是由于受力问题所造成。

3、引线问题。其主要指的是引线固定失稳问题，这类形式的短路发生后会造成电磁力不断减弱，影响了整个线圈内部电流电压的运行。通常情况下这种短路问题较为少见，只要在变压器运行期间安排人员做好检查审核，则大多都能控制好这一问题。另外，这类故障的出现也是可以预防的。

4、生产问题。从电力企业角度看，短路问题发生后带来的直接影响则是企业生产秩序的滞后性，中断了持续连贯的电力生产作业流程。当企业进入生产运行状态后，常会面临着诸多短路造成的故障状况，如：设备烧坏、线路短接等，这些都会导致生产流程难以按照原计划顺利实施。

四、变压器短路防治措施

1、正确安装变压器

变压器在设计时须符合实际工况要求，安装时应严格按照变压器铭牌上的额定容量、额定电流、额定电压、额定阻抗以及绕线组别进行。安装的变压器应该具有出厂合格证，保证变压器是正规厂商生产的合格产品。应严格查看变压器的各结构有无质量问题，包括其型钢是否有锈蚀，螺栓的类型是否为镀锌螺栓，是否配备与其规格相符的平垫圈和弹簧垫。防锈漆和绝缘漆是否有合格证书。在施工安装完毕后，要验收其尺寸、结构是否符合设计要求，室内变压器要查看其屋顶是否有漏水，屋内地面是否平整干净等。

2、完善变压器的保护配置

微机机电保护的使用使得变压器的短路事故大大减少，但是为了使得保护动作的速动性、灵敏性兼顾可靠性，还需在保护的配置上安装母线差动保护，失灵保护等。变压器自身的保护也同样重要，在变压器中压侧和低压侧需要配置限时速断保护，使得变压器出口故障时能够快速切除故障，使短路电流对变压器的冲击减小。在变压器的选择方面，应该选择抗短路能力较强的变压器，并且适当调整电网的主接线形式，使得故障时对变压器的冲击短路电流减小。减小变压器承受短路电流的措施还有在线路上加装限流电抗器。近年来由于开关容量不足而导致的变压器短路经常发生，因此在变压器中压侧和低压侧安装大容量开关非常有必要，与此同时，由于氧化锌避雷器较强的承受过电压能力也适用于变压器以及母线的保护中，爬距较大的防污瓷瓶较好的绝缘性能可以有效防止变压器出口短路。

3、对变压器的短路动态特性进行分析

电网发生短路时，短路电流对变压器的冲击实际为变压器绕组的振动，因此，对变压器绕组振动特性进行研究是防止变压器短路的有效措施。短路电流产生的磁场会在变压器绕组中产生机械应力，该机械应力与电磁线绝缘、绕组绕制、频率等有关。绕组固有频率与机械应力频率相近时会发生谐振，这就会加剧绕组的振动。

五、变压器短路故障处理过程中应注意的问题

1、绝缘件性能的检测是更换绝缘件的关键

在故障后续处理时应保证绝缘更换件的性能是否符合要求。尤其在引线支架木块绝缘性方面应提高注意。为保证木块的绝缘性，在一定时间内，安装的木块必须浸渍于80℃左右的热变压器油中。

2、变压器注油静止24小时后方能进行变压器绝缘测试

受潮的绝缘件长期浸渍在热油中，水分会扩散到绝缘件的表层，如果注油后立即试验通常无法检测出绝缘问题。以一台31.5MVA的110KV变压器为例，在其低压侧替换了一块10KV铜排的支架木块，注油试验结果符合标准，低压侧对铁芯、夹件及地绝缘电阻降低了约1MΩ。而在其后的吊罩检测中发现该木块绝缘性过低。所以，变压器注油静止24小时后再进行绝缘测试更为准确。

3、铁芯回装应注意其尖角

在回装上铁轭时，应注意尖角并立刻检测油道间绝缘，尤其应该提高对芯片尖角的重视，以杜绝芯片粘连导致多处接地。以一台120MVA的220KV变压器事故为例，在回装低压侧上铁轭时，对芯片尖角的重视不够，又忽视了油道间绝缘的测定，在回装完成后发现油道间无绝缘性，在浪费了大量人力物力进行检测之后，事故原因竟然是由于尖角短接。

4、更换抗短路能力较强的绕组材料，改进结构

决定绕组机械强度的因素一般为：绕组结构本身和是绕组内径侧的支撑以及绕组轴向压紧原件的制作工艺。目前，半数以上的变压器厂家通过使用半硬铜线或自粘性换位导线来提高绕组的短路自抗能力，使用高质量硬纸板筒或增加撑条数目来增强绕组对径向耐力，并通过拉板或弹簧压钉来增强绕组轴向耐力。而技术部门在对变压器进行技术论证以及更新绕组时，应充分考虑并注意对绕组的抗短路能力的检测。

5、变压器的干燥

在变压器发生短路故障到得到检修的过程，通常需要经历较长时期，因此，如何保持变压器的干燥至关重要。

一是在工作结束前将变压器扣罩并使用真空泵对其进行抽真空处理，以减少变压器表面的水分，并在第二天工作开始前，对其去除真空处理，一般使用干燥的氮气或干燥空气来进行此项处理，通常在变压器维修后热油循环24小时便可直接转入使用。

二是当天工作结束后应对变压器采取防雨措施，在全部工作结束后，用热油喷淋法对其进行7～10天的干燥。

六、结束语

综上可知，变压器是电力系统中极为重要的装置之一，对于整个电力系统的安全运行有着重要的作用。因此，我们要加强对变压器短路问题的重视。

参考文献

[1] 张蒙，庄树春.浅谈变压器短路故障后的处理[J].电力科技，2013（8）：46-49.

[2] 孙玉萍.变压器低压侧短路故障的成因分析与处理技术措施[J].中国科技纵横，2011，12（13）：328-329.