关于电力变压器抗短路技术的相关探讨

[摘要]本文首先主要概述了相控开关分类和特点，继而就电力系统中变压器抗短路能力的提高的问题进行探讨，希望有所作用。

[关键词]电力；变压器；抗短路；轴向；重合闸；变形

电力变压器是传输、分配电能的枢纽，是电力网的核心元件，其可靠运行不仅关系到广大用户的电能质量，也关系到整个系统的安全程度。电力变压器的可靠性由其健康状况决定，不仅取决于设计制造、结构材料，也与检修维护密切相关。

1.相控开关分类和特点

1.1分类

相控开关也称为同步开关或选择相控开关，根据不同的负载特性，为消除开关在产生的电流和电磁暂态过电压效果，或提高能力断路开关。在变压器用于馈电开关检测机构的故障，选一个触摸和非接触式二级点。电压或电流控制开关在最有利的阶段完成，已经接触点相控开关采用传统方法测试电路。非接触式馈电开关跟传统的选相接触点故障选相控开关相比，主要是在选相角精度、时间、上料机使用寿命大幅度提高。但由于本身就通过晶闸管压力性能差，目前电流和电压不是一个通断。两者都是通过控制装置，实现了不同合闸相角的功能，各有优点。非接触式相控开关用双向晶闸管延迟导通，通过对测试电路。

1.2特点

开关寿命分为机械寿命和电气寿命。机械寿命和运行的使用频率有很大的关系，结构比较复杂和使用频率大，故障率相对较高。变压器短路试验要求的紧急阶段有控制关掉了有大电流分能力、动作时间越短越好。选择阶段的馈电开关非常重要。由于不同的目的，电气寿命通常不是在额定电压和额定电流条件控制下来计算的，而是实际工作时通过的电流和电压来计算。一般需根据使用的标准和要求，选择合理的电流和电压，控制系统能够实时检测参考零点，动态跟踪开关动作时间的变化，并采用自适应控制由环境温度补偿、控制电压、接触器烧蚀、积累、时代的变化引起的操作动作时间。根据上述基本要求和试验标准的相关规定的特殊性，人们开发了利用晶闸管和电力电子器件为主要电路元件的选择开关。

2.电力变压器抗短路能力的措施

变压器安全、经济、运行可靠、视质量为制造和操作本身环境以及维修质量。在运行和维护的过程中，应尽量减少短路故障，以减少数量的变压器受到的攻击。另一方面应及时测试变压器绕组的形变，防患于未然。

2.1规范设计，重视线圈制造的轴向压紧工艺

设计时一方面要考虑变压器降低损耗，提高绝缘水平外，另一方面还要考虑到提高变压器的机械强度和抗短路故障能力。在制造工艺方面，由于很多变压器都采用了绝缘压板，且高低压线圈共用一个压板，这种结构对制造工艺要求很高，应对垫块进行密化处理，在线圈加工好后还要对单个线圈进行恒压干燥，并测量出线圈压缩后的高度：同一压板的各个线圈经过上述工艺处理后，再调整到同一高度，并在总装时用油压装置对线圈施加规定的压力，最终达最佳高度。在总装配中，除了要注意高压线圈的压紧情况外，还要特别注意低压线圈压紧情况的控制。由于径向力的作用，往往使内线圈向铁心方向挤压，故应加强内线圈与铁心柱间的支撑，可通过增加撑条数目并采取厚一些的纸筒作线圈骨架等措施来提高线圈的径向动稳定性能。

2.2进行短路试验

通过改进薄弱环节，来保证变压器结构强度的设计，运行可靠性的大型变压器。首先，取决于其结构和制造工艺水平。其次，是在运行过程中对设备进行各种试验，及时掌握设备的工况，要了解变压器的机械稳定性，可通过承受短路试验，针对其薄弱环节加以改进，以确保对变压器结构强度设计时做到心中有数。

2.3使用可靠的继电保护与自动重合闸系统

系统中的短路事故在某种程度上是不可避免的，特别是10KV线路因误操作、小动物进入、外力以及用户责任等原因导致短路事故的可能性极大。因此对于已投入运行的电力变压器，首先应配备可靠的供电保护系统使用的直流电源，并保证保护动作的正确性。在运行中应记录遭受短路电流冲击的变压器，并计算短路电流的倍数。

2.4积极开展变压器绕组的变形测试诊断

通常变压器在遭受短路故障电流冲击后，绕组将发生局部变形，即使没有立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患。首先，绝缘距离将发生改变，固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生。当遇到过电压作用时便有可能发生匝间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用也可能引发绝缘击穿事故。其次，绕组机械性能下降，当再次遭受短路事故时，将承受不住巨大的电动力作用而发生损坏事故。

因此，宜积极开展变压器绕组变形的诊断工作，及时对有问题的变压器开展有计划的验证和检修。频率响应分析法（FRA法）是一种先进的绕组变形诊断方法，能够检测到微弱的绕组变形，并且具有较强的抗干扰能力，适合现场使用的要求。测试原理如图1所示，在绕组的一端口加入不同频率的电压信号Us，通过数字化记录设备同时检测绕组两端的对地电压信号U1（n）和UO（n），并按如下公式进行计算传递函数H（n）。

传递函数H（jw）（即频率响应特性）的零、极点分布情况与二端口网络内的元件及连接方式等密切相关。大量试验研究结果表明，变压器绕组通常在10kHz～1MHz的频率范围内具有较多的谐振点。当频率低于10kHz时，绕组的电感起主要作用，谐振点通常较少，对分布电容的变化较不敏感；当频率超过1MHz时，绕组的电感又被分布电容所旁路，谐振点也会相应减少，对电感的变化较不敏感，而且随着频率的提高，测试回路（引线）的杂散电容也会对测试结果造成明显影响。因此，选用10kHz～1MHz的扫频测量范围和1000个左右的线性分布扫描频点通常会获得较好的测试效果。此时，绕组内部的分布电感和电容均可发挥作用，其频率响应特性具有较多的谐振点，能够灵敏地反映出绕组电感、电容的变化情况。

但变压器绕组变形测试仪太贵，且对人员的素质要求高，不易普遍开展。因此，可以通过变压器绕组电容变化量来判断绕组是否变形，用以补充频率响应法。无法开展频率响应法时，可以通过横向、纵向对比积累的实测电容量，及时掌握变压器绕组的工作状态，确保电网安全稳定的运行。

2.5加强施工和运行维护检查，使用可靠的短路保护系统

现场进行变压器的安装时，必须严格按照厂家说明和规范要求进行施工，严把质量关，尽早消除隐患。运行维护人员应加强变压器的检查和维护保修管理工作，以保证变压器处于良好的运行状况，并采取相应措施，降低短路故障的概率，为尽量避免系统的短路故障，对于己投运的变压器，首先配备可靠的供保护系统使用的直流系统，以保证保护动作的正确性；其次，应尽量对因短路跳闸的变压器进行试验检查，可用频率响应法测试技术测量变压器受到短路跳闸冲击后的状况，根据测试结果有目的地进行检查，这样就可有效地避免重大事故的发生。

2.6相控开关控制策略

控制装置的工作原理及控制策略是，零触发模块的信号采样主回路电压基准信号和比较。在主回路当交流电压，采样信号进行滤波模块输出，滤清器将信号采样滤波器、排除干扰信号后输入单片机模块。单片机的输出隔离模块将扩大到输出信号驱动执行模块。执行模块是一套多路开关，根据输出信号隔离模块控制。吸合模组采用直流工作模式可以使执行模块在每个开关的时间，每次操作控制好时间、维护模块将电压始终保持与执行模块相同的额定电压，以维持抽吸和状态。人与屏幕和键盘输入模块、键盘输入的参数设置模块、单片机开始和停止信号，显示了滤除干扰信号，实现单片机模块的结果。基于供应链管理模块的功能模块设置输入信号的分析和计算，延迟和孤立输出信号输出模块。