浅议变压器抗短路能力

魏力云

（山西焦煤西山煤电集团西铭矿，山西 太原 030052）

变压器在运行中与输电线路连在一起，经常受到来自线路的过电压、过电流的侵袭，是传输、分配电能的枢纽，是电力系统中十分重要的供电元件，它的可靠运行不仅关系到广大用户的可持续性，也关系到整个电力系统的安全性能。

我国电力变压器产品可按容量大小分为大型变压器（容量大于或等于8000 kVA）和中小型变压器（容量小于或等于6 300 kVA）；也可按电压等级分为 6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV和500 kV等。作为电压变换设备，特别是10 kV和35 kV电压等级的变压器被广泛应用于输电和配电领域，在电力、工业和商业等领域中被广泛使用，且数量巨大。1999年，我国变压器年产约33.8万台，其中10 kV和35 kV级约31.3万台，占92.6%。据估计，目前在电网上运行的10 kV和35 kV级变压器约有10亿kVA以上。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择时必须考虑其抗短路的能力，特别是使用量大，运行时间长的10 kV和35 kV级变压器。

1 变压器概述

变压器是利用导磁系数高的硅钢片插成铁芯组，初级绕组根据初级额定电压和铁芯的截面积以及次级的输出电压，计算出每伏匝数和初级电流，就可以计算出绕组的截面积。然后处理好初级和次级绕组的绝缘问题，将初级和次级绕组绕好后进行通电试验，试验合格后再做绝缘浸漆和烘干处理。电力变压器主要是利用电磁感应原理，在原方将工频信号通过电力电子电路转化为高频信号，然后通过中间高频隔离变压器升压、降压、自偶等形式耦合到副方，再还原成工频信号。通过控制变压器的电力电子装置，将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电压、波形的电能的装置。

2 对变压器进行短路试验

由于恶劣天气、误操作、误动作等情况可能使电网电流迅速升高造成短路，使变压器必须承受短路电流的极大冲击，在这一电流的冲击下，变压器本身的制造、平时的维护等原因可能使变压器损坏，为此提高变压器的抗短路能力一方面必须配备可靠的继电保护，尽可能地减少短路的发生，从而减少短路电流的冲击；另一方面对变压器进行绝缘、耐压、短路等各种试验，发现隐患及时处理，不可靠的环节加以改进，保证变压器安全可靠运行。

3 继电保护

3.1 继电保护

继电保护是指在正常用电的过程中，能够对电路故障进行及时的警报，并能够有效地防止事故发生的一项技术，其核心是继电保护的装置。继电保护的装置随着现代电力的发展变化也由原先的机电整流式向集成微机处理式过渡。尤其是近30年以来，将计算机运用技术融入继电保护装置，使得微机继电保护技术得到了长足的发展，也使得保护的性能得到进一步的增强。

3.2 继电保护的主要特点和对保护工作者的要求

（1）电力系统是由很多复杂的一次主设备和二次保护、控制、调节、信号的辅助设备组成的有机整体。每个设备都有它独特的运行作用和故障时的工作行为。任何一个设备出现问题都将引起系统工作状态的改变，给其他设备以及整个系统造成不同程度的损坏。因此，这就要求继电保护工作者具有广泛的生产运行知识和能深刻地理解这些设备的工作原理、性能、参数计算和故障分析等的能力。

（2）电力系统继电保护不仅基于电工理论、电机学和电力系统等基础理论，还与电子技术、通讯技术、计算机技术和信息科学等新理论、新技术密切联系。电力系统通讯技术的发展和新电子元件的出现都引起了继电保护装置的革命。计算机和微处理机的迅速发展和实用化在电力系统自动化控制方面的应用，使继电保护技术的面貌发生根本性变化。在继电保护的设计、制造和运行方面出现了一些新的理论、新的概念和新的方法。由此可见，继电保护工作者应密切注意相邻学科中新理论、新技术、新材料的发展情况，积极而谨慎地运用各种新技术成果，不断发展继电保护的理论，提高其技术水平和可靠性指标，改善保护装置的性能，以保证电力系统的安全运行。

（3）为了掌握继电保护装置的性能及其在电力系统故障时的动作行为，既要运用理论知识对系统故障进行分析，还要对继电保护装置进行试验。只有实验结果和理论分析基本一致，并满足预定的要求，才能在实践中采用。因此，要搞好继电保护工作要善于对复杂的系统运行和保护性能问题进行理论分析，掌握科学的试验技术。

（4）继电保护工作稍有差错，就可能对电力系统的运行造成严重的影响，给国民经济和人民生活带来不可估量的损失。这就要求继电保护工作者具有高度的责任感，严谨细致的工作作风，在工作中树立安全第一的思想。

3.3 装设保护

（1）电力变压器应装设相应的继电保护装置。对变压器温度升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准的规定，装设信号。

（2）对变压器油箱内的各故障以及油面的降低应装设瓦斯保护，轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。

（3）对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设能断开变压器各电源侧的断路器的纵差动保护或电流速短保护。

（4）变压器纵差动保护中防止励磁涌流的方法：①采用具有速饱和铁心的差动继电器；②鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；③利用二次谐波制动等。

（5）对变压器外部的相间短路时，应采用的保护：①过电流保护；②复合电压启动的过电流保护；③负序电流及单相式低电压启动的过电流保护；④阻抗保护。

（6）多绕组变压器外部相间短路的保护：①变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护；②中性点不接地的变压器带接地故障运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置；③直接接地的三绕组变压器，有选择要求时，应增设零序方向元件。

4 变压器运行中的检查维护

（1）变压器发生事故一般都是由轻微故障发展为严重事故的，一般都会有预兆。值班人员应对变压器的运行声音、震动等情况的进行监视，以便维护人员在判断分析处理变压器运行故障时提供依据，采取有效的措施，缩短停电时间。

（2）变压器检查：①变压器的声音是否正常；②变压器油温是否在允许范围；③变压器油质是否为正常颜色；④套管是否洁净，有无闪络现象；⑤天气有变化时，应重点进行检查。

5 加强现场施工和运行维护中的检查

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，对发现的隐患必须及时进行处理。维护人员应经常询问值班人员变压器的运行状况以便在检查维护时采取相应有效的措施对变压器进行隐患处理和薄弱环节加以改进，从而降低变压器短路故障发生的概率。

总而言之，提高变压器的抗短路能力应从变压器的设计、工艺、运行等各方面进行考虑，采取有效的控制措施减少变压器短路的发生，保证变压器的安全可靠运行。

[1]谢毓城主编，电力变压器手册[M].北京:机械工业出版社，2003

[2]刘传彝，电路变压器设计计算方法与实践[M].沈阳:辽宁科学技术出版社，2002

[3]顾永辉.范廷瓒主编，煤矿电工手册（修订本），煤炭工业出版社，2007