淺談提高電力變壓器的抗短路能力的措施

唐敏 安莉莉 楊傳燕

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，是負責傳輸電能、分配電能的關鍵環(huán)節(jié)，其可靠性能如何，不僅關系到廣大用戶的電能質(zhì)量.也關系到整個系統(tǒng)的安全程度。因此，必須努力提高變壓器的抗短路能力，以保證電力系統(tǒng)的正常運行。本文主要探討了提高電力系統(tǒng)變壓器抗短路能力的措施。

關鍵詞：電力系統(tǒng);變壓器;抗短路能力

變壓器是一種利用電磁感應的原理改變電流的裝置，在電力統(tǒng)中變壓器的使用非常廣泛，經(jīng)過實驗和調(diào)查研究證實了變壓器由于短路造成的故障一直嚴重影響著電力輸送的安全性和穩(wěn)定性，其危害主要表現(xiàn)有兩個方面：一是沖擊電流的影響，變壓器突然短路會產(chǎn)生很大的短路電流，持續(xù)時間雖然短，但在變壓器主回路還未切斷之前，這種隱患就可能已經(jīng)形成，形成之后可能帶來的問題就是變壓器內(nèi)部受損，絕緣程度下降等。二是電動力的影響，短路時，過電流會產(chǎn)生很大的電動力，影響穩(wěn)定，嚴重時，對變壓器的繞組會產(chǎn)生一定程度的影響，比如：繞組變形，破壞繞組的絕緣強度，其他組件也會受到損壞，嚴重時，可能造成電力變壓器燃燒等電力安全事故。因此為了降低電力系統(tǒng)的故障概率，就需要對變壓器的短路能力進行重點分析研究，從而確定電力變壓器在抗短路能力方面的措施。

變壓器的安全、經(jīng)濟、可靠運行取決于本身的制造質(zhì)量和運行環(huán)境以及檢修質(zhì)量。電網(wǎng)經(jīng)常由于雷擊、繼電保護誤動或拒動等造成短路，短路電流的強大沖擊可能使變壓器受損，所以應從各方面努力提高變壓器的耐受短路能力。變壓器短路沖擊事故的統(tǒng)計結果表明，制造原因引起的占80%左右，而運行、維護原因引起的僅占10%左右。運行維護過程中，一方面應盡量減少短路故障，從而減少變壓器所受沖擊的次數(shù);另一方面應及時測試變壓器繞組的形變，防患于未然。

1.規(guī)范設計，重視線圈制造的軸向壓緊工藝

制造廠家在設計時，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機械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，這種結構要求要有很高的制造工藝水平，應對墊塊進行密化處理，在線圈加工好后還要對單個線圈進行恒壓干燥，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，最終達到設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。由于徑向力的作用，往往使內(nèi)線圈向鐵心方向擠壓，故應加強內(nèi)線圈與鐵心柱間的支撐，可通過增加撐條數(shù)目并采取厚一些的紙筒作線圈骨架等措施來提高線圈的徑向動穩(wěn)定性能。

2.對變壓器進行短路試驗，以防患于未然

大型變壓器的運行可靠性，首先取決于其結構和制造工藝水平，其次是在運行過程中對設備進行各種試驗，及時掌握設備的工況。通過短路試驗可以發(fā)現(xiàn)以下幾類缺陷：一是變壓器各結構件或油箱箱壁中由于漏磁通所致的附加損耗過大和局部過熱;二是油箱蓋或套管法蘭等渦流損耗過大并發(fā)熱;三是繞組的并繞導線有短路或錯位;四是帶負載調(diào)壓變壓器中的電抗繞組匝間短路。因此可以說短路試驗既是變壓器制造質(zhì)量控制的重要手段，也是變壓器繞組變形測試的有效方法。

3.使用可靠的繼電保護與自動重合閘系統(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、小動物進入、外力以及用戶責任等原因導致短路事故的可能性極大。因此對于已投入運行的變壓器，首先應配備可靠的供保護系統(tǒng)使用的直流電源，并保證保護動作的正確性。結合目前運行中變壓器抗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間，或者適當延長合間間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害，并且應盡量對短路跳閘的變壓器進行試驗檢查。在運行中應對遭受短路電流沖擊的變壓器進行記錄，并計算短路電流的倍數(shù)。

4.積極開展變壓器繞組的變形測試診斷

通常變壓器在遭受短路故障電流沖擊后，繞組將發(fā)生局部變形，即使沒有立即損壞，也有可能留下嚴重的故障隱患。首先，絕緣距離將發(fā)生改變，固體絕緣。受到損傷，導致局部放電發(fā)生。當遇到雷電過電壓作用時便有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運行電壓下，因局部放電的長期作用也可能引發(fā)絕緣擊穿事故。其次，繞組機械性能下降，當再次遭受短路事故時，將承受不住巨大的電動力作用而發(fā)生損壞事故。由于變壓器繞組變形測試儀價格昂貴，且對人員的素質(zhì)要求高，在生產(chǎn)運行中不易普遍開展。因此，在實際工作中，依據(jù)變壓器繞組電容變化量來判斷繞組是否變形的方法，可以作為頻率響應法的有益補充。尤其在頻率響應法不具備條件的情況下，可以通過橫向、縱向對比積累的實測電容量，及時掌握變壓器繞組的工作狀態(tài)，以便降低事故發(fā)生的概率，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行。

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

現(xiàn)場進行變壓器的安裝時，必須嚴格按照廠家說明和規(guī)范要求進行施工，嚴把質(zhì)量關，對發(fā)現(xiàn)的隱患必須采取相應措施加以消除。運行維護人員應加強變壓器的檢查和維護保修管理工作，以保證變壓器處于良好的運行狀況，并采取相應措施，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系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng)，以保證保護動作的正確性;其次，應盡量對因短路跳閘的變壓器進行試驗檢查，可用頻率響應法測試技術測量變壓器受到短路跳閘沖擊后的狀況，根據(jù)測試結果有目的地進行吊罩檢查，這樣就可有效地避免重大事故的發(fā)生。

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