電力系統(tǒng)中110kV變壓器的檢修及抗短路措施

張群

摘 要：電力變壓器是電網(wǎng)系統(tǒng)中的主要設(shè)備，在傳輸并分配電力過程中發(fā)揮著不可替代的作用，運行狀態(tài)直接影響供電可靠性和電能質(zhì)量。而對電力變壓器威脅最大的就是低壓側(cè)近距離出口短路。本文將以電力系統(tǒng)當中的110kV變壓器為研究對象，闡述其抗短路的措施以及檢修過程中的相關(guān)問題，確保變壓器處于最佳運行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；110kV變壓器；檢修；抗短路；措施

變壓器是電力系統(tǒng)的主設(shè)備，其運行狀況直接影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和供電的可靠性，因此變壓器的安全穩(wěn)定運行也就顯得尤為重要。本文就從變壓器運行最大的威脅入手，分析低壓側(cè)近距離出口短路的危害、發(fā)生的各類情況，發(fā)生短路沖擊后的檢測方法和檢修手段，并有針對性的提出預(yù)防措施，確保變壓器保持最佳運行狀態(tài)。

1 電力變壓器簡介

電力變壓器是一種用于交流電能轉(zhuǎn)換的電氣設(shè)備。它可以把一種交流電壓、交流電流的電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓、交流電流的電能。變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是改變電壓，利用電壓提高后在傳輸電能過程中減少損耗的原理，在長距離傳輸電能前提升電壓，減少線路損耗，提高送電經(jīng)濟型。長距離傳輸后，利用變壓器降壓，獲得各級用電設(shè)備的所需電壓，以滿足用戶使用的需求。

2 110kV變壓器短路檢修和試驗研究

電力變壓器在運行過程中，不可避免地要遭受各種短路電流的沖擊，特別是變壓器出口或近區(qū)短路故障，由于電動力與短路電流的平方成正比，巨大的短路沖擊電流將使變壓器繞組受到很大的電動力（是正常運行時的數(shù)十倍至數(shù)百倍），并使繞組急劇發(fā)熱。在較高的溫度下，導(dǎo)線的機械強度變小，電動力更容易使繞組破壞或變形，可以說變壓器短路時繞組承受的巨大電磁力是變壓器發(fā)生故障的主要原因之一。同時，由于多次短路沖擊導(dǎo)致的累積效應(yīng)也會使變壓器繞組逐漸發(fā)生形變，最終導(dǎo)致破壞性形變。變壓器作為電力系統(tǒng)中最主要的設(shè)備之一，價格昂貴而重要，變壓器發(fā)生故障將會影響電力系統(tǒng)的正常工作，給國民經(jīng)濟帶來巨大損失。

電動力主要包括兩大種類，即軸向力與輻向力。繞組一旦受到電動力就會出現(xiàn)變形的問題，嚴重的會引發(fā)故障。當變壓器遭受近距離出口短路，低壓繞組與平衡繞組的變形幾率很高，其次是高中壓繞組與鐵芯和夾件等等。

2.1 110kV變壓器繞組檢查和試驗

在110kV變壓器發(fā)生短路故障以后，繞組變形故障存在一定的隱蔽性，很難及時發(fā)現(xiàn)，也不易修復(fù)。因此變壓器發(fā)生短路以后，必須要檢測繞組運行的實際情況，以便及時發(fā)現(xiàn)繞組變形故障。

第一，測量變壓器的直流電阻。通過測量變壓器的直流電阻的不平衡率進行嚴格地檢查，以此了解變壓器繞組受損程度。以某110kV變壓器的短路事故為例，其低壓側(cè)C相直流電阻數(shù)值增加了10%左右。隨后檢查繞組，發(fā)現(xiàn)其C相繞組斷了一股。

第二，測量變壓器的繞組電容量。繞組匝間、餅間與層間電容都是繞組電容的組成部分。在繞組發(fā)生形變以后，通常會呈現(xiàn)出S型，因而繞組相對于鐵芯的距離也就隨之變小，間隙越小，電容量的變化也就越大，所以，繞組電容量能夠以間接的方式反映出繞組形變的程度。

第三，檢查吊罩后，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在熔化銅渣或者是鋁渣，就說明繞組出現(xiàn)了變形與斷股的問題。同時，還可以通過繞組墊塊移位的情況等對繞組受損的情況進行相關(guān)性的判斷。

2.2 110kV變壓器的鐵芯與夾件檢查

110kV變壓器鐵芯必須要具備較強的機械強度，依靠鐵芯中夾緊件與連接件作為支撐。一旦繞組出現(xiàn)了電動力，那么其軸向力就會抵消掉夾件反作用力。若夾件與拉板強度低于軸向力，就會嚴重損壞夾件與拉板等。在這種情況下，通過檢查鐵芯與夾件的位置變化可及時發(fā)現(xiàn)問題。

2.3 110kV變壓器油與氣體

當變壓器受到了短路沖擊以后，其氣體繼電器的內(nèi)部很容易形成大量的氣體。所以，在發(fā)生變壓器事故以后，應(yīng)針對氣體繼電器內(nèi)部氣體以及變壓器內(nèi)部油展開相應(yīng)的化驗與分析，進而對故障性質(zhì)進行準確地判斷。

3 強化110kV變壓器抗短路能力的有效策略

一般來講，變壓器近距離出口短路的危害最大，而引發(fā)這一情況的原因主要有雷擊、出口故障引發(fā)弧光短路、出口設(shè)備損壞，外力破壞等等因素，而二次側(cè)繼電保護失靈造成的越級也是變壓器主要沖擊之一。在變壓器實際運行中無法完全避免二次近距離短路沖擊，因此需要提高變壓器的抗短路沖擊能力。主要的辦法有在大容量變壓器的低壓母線處加裝電抗器，提高短路沖擊電流下的電抗和阻抗值，從而限制短路電流。另外從變壓器的設(shè)計上入手，采用低壓側(cè)高阻抗設(shè)計，也能夠在一定程度上限制短路電流。同時在運行中也要采取積極的必要的措施避免低壓近距離短路情況的發(fā)生，例如在低壓母線橋加裝絕緣護套，低壓采用加強絕緣的設(shè)備，增加大容量變壓器低壓側(cè)的過流保護，低壓出線在近距離處盡量采用電纜等等，盡量降低近距離短路的發(fā)生概率，以降低變壓器受到?jīng)_擊的次數(shù)。

4 結(jié)語

綜上所述，變壓器在電力生產(chǎn)與運輸方面發(fā)揮著重要的作用，所以，應(yīng)合理地采用措施規(guī)避變壓器短路故障發(fā)生的幾率。其中，可以針對當前使用設(shè)備采取措施，降低設(shè)備事故發(fā)生的幾率。與此同時，還可以針對已經(jīng)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的變壓器，采取檢測的手段，確保變壓器設(shè)備的完整性，使得電壓設(shè)備運行更加安全與高效，提高電能供應(yīng)的實際質(zhì)量。

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（作者單位：國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司七臺河市供電公司）