摘要：隨著電力系統容量的不斷增加，供電企業對電力系統供電可靠性的不斷提高，變壓器抗短路能力成為一個突出問題。一些不太能承受短路的變壓器，很容易導致各種短路。據統計，近幾年由于電力系統短路變壓器變壓器意外事故造成，占總事故的40%，為事故的總容量的27.4%左右。本文淺析電力變壓器轉換原理，以及提高變壓器抗短路能力與保障安全穩定運行的一些具體措施。
關鍵詞：電力變壓器 短路原因 控制措施
Abstract: with the increasing capacity of power system, the power supply enterprise to power system improve the power supply reliability, transformer resistance to short-circuit the capacity to be a prominent problem. Some can not bear a short circuit transformer, it is easy to lead to a variety of short circuit. According to statistic, in recent years because the power system short circuit transformer transformer caused by accidents, 40% of the total accident, for the accident total capacity of about 27.4%. This article analyses the power transformer conversion principle, and to raise the ability of short circuit transformer and guarantee the safe and stable operation of some concrete measures.
Keywords: power transformer cause a short circuit control measures
中圖分類號： TM41 文獻標識碼：A 文章編號：
1前言
電力變壓器在系統中運行時,發生短路故障難以絕對避免。短路故障包括三相短路、兩相短路、兩相接地和相對地故障,特別是出口(首端)短路。巨大的過電流產生的電動力,因其與電流的平方成正比,將增大數百倍,對變壓器的危害極大。特別是最近幾年,隨著電力系統供電負荷的增加,單臺變壓器容量的增大,供電范圍趨向密集,變壓器在系統運行時的短路事故極高。另外,當變壓器系統防雷設施設置不合理時,如變壓器抗短路能力差,則配電線路進雷會造成二次直流保險熔斷,低壓開關和母排燒熔,使高低壓繞組變形,也會損壞變壓器套管等外部配件,嚴重的會導致變壓器整體報廢。據統計,110 kV及以上變壓器外部短路事故已占變壓器所有事故的32%以上,因變壓器短路造成的事故已成為變壓器事故的首要原因。因此,提高電力變壓器抗短路能力,減少變壓器事故,顯得尤為重要。本文通過對電力變壓器短路故障原因的分析,提出了電力變壓器在設計、工藝和結構方面提高抗短路能力的方法與措施。
2電力變壓器概述
電子電力變壓器主要是采用電力電子技術實現的，其基本原理為在原方將工頻信號通過電力電子電路轉化為高頻信號，即升頻，然后通過中間高頻隔離變壓器耦合到副方，再還原成工頻信號，即降頻。通過采用適當的控制方案來控制電力電子裝置的工作，從而將一種頻率、電壓、波形的電能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能。由于中間隔離變壓器的體積取決于鐵芯材質的飽和磁通密度以及鐵芯和繞組的最大允許溫升，而飽和磁通密度與工作頻率成反比，這樣提高其工作頻率就可提高鐵芯的利用率，從而減小變壓器的體積并提高其整體效率。
3變壓器短路故障原因分析
因變壓器出口短路導致變壓器內部故障和事故的原因很多，也比較復雜，它與結構設計、原材料的質量、工藝水平、運行工況等因數有關，但電磁線的選用是關鍵。從近幾年解剖變壓器，對其事故進行分析來看，與電磁線有關的大致有以下幾個原因。
3.1抗短路能力計算時沒有考慮溫度對電磁線的抗彎和抗拉強度的影響。按常溫下設計的抗短路能力不能反映實際運行情況，根據試驗結果，電磁線的溫度對其屈服極限0.2影響很大，隨著電磁線的溫度提高，其抗彎、抗拉強度及延伸率均下降，在250℃下抗彎抗拉強度要比在50℃時下降10%以上，延伸率則下降40%以上。而實際運行的變壓器，在額定負荷下，繞組平均溫度可達105℃，最熱點溫度可達118℃。一般變壓器運行時均有重合閘過程，因此如果短路點一時無法消失的話，將在非常短的時間內(0.8s)緊接著承受第二次短路沖擊，但由于受第一次短路電流沖擊后繞組溫度急劇增高，根據GBl094的規定，最高允許250℃，這時繞組的抗短路能力己大幅度下降，這就是為什么變壓器重合閘后發生短路事故居多的原因之一。
3.2采用普通換位導線，抗機械強度較差，在承受短路機械力時，易出現變形、散股、露銅現象。采用普通換位導線時，由于電流大，換位爬坡陡，該部位會產生較大的扭矩，同時處在繞組二端的線餅，由于幅向和軸向漏磁場的共同作用，也會產生較大的扭矩，致使扭曲變形。如楊高500kV變壓器的A相公共繞組共有71個換位，由于采用了較厚的普通換位導線，其中有66個換位有不同程度的變形。另外吳涇1l號主變，也是由于采用普通換位導線，在鐵心軛部部位的高壓繞組二端線餅均有不同翻轉露線的現象。
3.3采用軟導線，也是造成變壓器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期對此認識不足，或繞線裝備及工藝上的困難，制造廠均不愿使用半硬導線或設計時根本無這方面的要求，從發生故障的變壓器來看均是軟導線。
3.4作用在各繞組或各檔預緊力不均勻，短路沖擊時造成線餅的跳動，致使作用在電磁線上的彎應力過大而發生變形。
4提高電力變壓器抗短路能力的措施
4.1規范設計
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過上述工藝處理后，再調整到同一高度，并在總裝時用油壓裝置對線圈施加規定的壓力，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。
4.2使用可靠的繼電保護與自動重合閘系統
系統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杭外部短路強度較差的情況，對于系統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短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區架空線(如2km以內)或電纜線路取消使用重合問，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。
4.3防止電壓出口短路
4.3.1變壓器的低壓側安裝絕緣熱縮套管。對變壓器,35千伏電壓偏低及以下,只要插座硬總線使用,從變壓器出口終端樁頭直至開關,包括在室內的高壓開關設備母線底部的開關,加拿大所有已安裝的絕緣熱縮套管。如果總線使用的是軟的,可以出口碼頭附近的變壓器套管頭和樁墻的熱絕緣熱縮套管安裝。這將有效地防止小動物引起的電壓。
4.3.2對變壓器,35千伏的電壓或10KV級變壓器低壓側中性點,因為它是小電流接地系統,它應該采取有效措施,防止單相接地時發生共振的電壓,導致絕緣擊穿,造成變壓器短路出口。
4.3.3在變壓器的低壓側柱瓷瓶,包括高壓開關設備可更換大爬距瓷瓷瓶污染防治,或刷牙閃絡室溫固化硅橡膠涂層(英文版),以防止絕緣擊穿電壓換造成的。閃絡室溫固化硅橡膠涂料應符合DL/T627-1997標準。
4.3.4變壓器由一個較大的分斷能力,缺乏能力交換機取代低壓側開關,以防止破壞所造成的電壓開關由爆炸引起的。
4.3.5變壓器、母線和線路避雷器取代良好的氧化鋅避雷器,從根本上改善過電壓裝備水平。
4.3.6不斷提高變壓器保護的配置。盡可能采取計算機為基礎的變壓器繼電保護,雙為盡可能安裝母線保護,失效保護和提高保護動作的可靠性,靈敏性和流動性以及速度性。在變壓器的低壓側應配備有限的高速電路保護,動作時間應<0.5秒。為確保變壓器短路發生時,出口,可靠,快速切除故障,減少對出口的影響短路和損壞的變壓器。
4.4加強現場施工和運行維護中的檢查，使用可靠的短路保護系統
現場進行變壓器的安裝時，必須嚴格按照廠家說明和規范要求進行施工，嚴把質量關，對發現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，降低出口和近區短路故障的幾率。為盡量避免系統的短路故障，對于己投運的變壓器，首先配備可靠的供保護系統使用的直流系統，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生。
5結語
由于變壓器繞組變形測試儀價格昂貴，對人員素質，一般很難進行生產經營的要求。因此，在實際工作中，根據變化的變壓器繞組電容，以確定是否繞組變形法，頻率響應法可以作為一個有益的補充使用。特別是，頻率響應方法沒有條件的，可以橫向，縱向比較所測積累電容，變壓器繞組掌握工作狀態，以減少事故的可能性，以確保安全與穩定電網運行。
