浅谈变压器提高抗短路能力的工艺措施

柴建功 张勇

摘 要：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，也关系到整个电力系统的安全运行。变压器运行期间，常会遇到过电压、高温以及过电流等恶劣情况，提高变压器绕组抗短路能力，对国内外的变压器制造行业一直是值得深入研究和认真对待的技术难题。

关键词：变压器绕组；短路；工艺

变压器绕组在整个运行寿命期间，不可避免地要受到短路电磁力的多次冲击。随着变压器电压等级的不断提高，系统容量和变压器单台容量的不断增大，在变压器短路阻抗一定的条件下，短路电磁力对变压器的威胁将更加严重。为了确保变压器的安全、可靠运行，必须设法提高变压器绕组的抗短路能力。近几年来我国电力部门的运行实践表明，不论是国内厂家生产的变压器，还是从国外进口的变压器，在短路电磁力的冲击下，仍然有很多因绕组的抗短路能力不够而导致的电力事故发生。因此变压器绕组抗短路能力的提高，对国内外的变压器制造行业来说，仍是一个值得深入研究和认真对待的技术难题。

1 绕组制造及套装工艺方面的措施

⑴绕组的绕制。当绕组线饼辐向垫条填充厚度超过20mm时要采用成型层压件，或者把填充辐向尺寸的层间垫条、内径垫条和外径垫条入烘干炉干燥，排除垫条内的水分，出炉后对垫条进行浸变压器油处理。入炉时间不少于8h，温度在80～100℃。当电磁线的裸导体厚度小于2mm、匝绝缘厚度超过整根导线总厚度的50%时，在绕制绕组前要对电磁线进行预处理：把电磁线入烘干炉干燥，入炉时间不少于8h，温度为80～100℃。这样一方面可以排除匝绝缘内的水分，绕制时线饼辐向尺寸紧实另一方面可以减轻绕制过程中匝绝缘之间的摩擦必要时可以抽真空处理。绕制绕组时，必须采用拉紧装置拉紧导线。低压单螺旋要对外径侧的4～6根导线进行拉紧，连续式线圈要对全部导线进行轴向和辐向压紧，高压线圈要对全部导线拉紧。绕制反饼临时段时，也要使用拉紧装置，以便使线匝平整。同饼导线用两手指沿辐向拉时，不得有缝隙，即不得超过宽10mm，厚0.2mm。严格控制辐向尺寸，要符合图纸上的技术要求不可因为辐向尺寸达不到图纸要求，就降低绕制过程中的拉紧力和拉紧的导线根数，决不可以把线饼间起连接作用的换位找松。当采用的电磁线裸导体厚度≤2mm、匝绝缘占导线总厚度的50%以上而线饼匝数在20匝以上时，采用全部绕制正饼的方法（即反饼也绕制成正饼），线饼间的连接采用纠结连接的方法。为了保证线段圆整，绝缘撑条要沿圆周均匀分布，撑条间距偏差不超过±3mm。对于绕组采用普通纸包扁线的，当撑条间距大于150mm时，在主撑条间加放临时辅助撑条；对于绕组采用纸包组合线和换位导线的，当撑条间距大于200mm时，在主撑条间加放临时辅助撑条。线圈出头及端部线饼全部用具有热缩性的收缩带打竹节扣绑扎，并且要绑扎紧实牢固。特别是低压和调压螺旋式线圈，更要加强绑扎，出头前、后各3个撑条间隔内均要绑扎。当撑条间距大于15mm时，每间隔绑扎2道，每道至少6层。对于连续式（内屏蔽连续式）、纠结式和单螺旋式线圈至少绑扎3个线饼；对于双螺旋、三螺旋或多螺旋式线圈至少绑扎3匝，沿圆周每3个间隔绑扎1处。并且线圈出炉后还要再次进行紧固打结绑扎，保证绑扎带不松动。

⑵绕组干燥处理。线圈采用抽真空恒压干燥，以保证绕组的轴向尺寸稳定。干燥时间不少于2h，尤其是要特别注意线圈预热时间不可少于6h，因为经过大量的实测数据表明：变压器线圈在整个恒压干燥过程中轴向尺寸收缩的80%以上是在预热阶段实现的。严格控制线圈的轴向尺寸，每个线圈的轴向尺寸公差要严格控制在±2mm，同一相但不同绕组线圈的轴向尺寸互差小于3mm，以便线圈均匀压紧。如果达不到图纸要求尺寸，则在设计指定的区域调节油隙垫块。用于调节的垫块也要随线圈入炉进行恒压干燥处理。线圈恒压干燥后要在4h内完成线圈的再次整理工作，否则要重新入炉干燥处理。

⑶整体套装与器身装配。绕组套装要紧实，绕组在下落过程中要能听到绕组绝缘撑条与纸筒间的摩擦声，尤其是內侧绕组要撑紧，各撑条均不得悬空，否则要增加调节纸板或增加油隙撑条的厚度（增加撑条厚度比增加调节纸板厚度用料少，成本低，经济效益好）。各绕组撑条和油隙撑条沿辐向要相互对齐，偏差小于5mm，绕组垫块与上下端圈垫块要相互对齐，偏差小于5mm，保证轴向压紧力的传递。在对器身进行压紧后，各压钉要均匀拧紧，不可拧紧一个完全到位，再拧紧下一个，以免造成绕组局部变形。

2 对变压器进行短路试验，并加强现场运行维护

大型变压器的运行可靠性，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。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，对发现的隐患必须采取相应措施加以消除。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，降低变压器母线和距变压器较近区域短路故障的几率。

3 结束语

以上介绍了有关生产制造大型变压器时，提高绕组抗短路能力的具体措施，其中的绕组制造中有关电磁线和绝缘件的预处理也是多年的制造中总结出来的行之有效的方法措施。变压器能否承受各种短路电流，除了取决于变压器结构设计和制造工艺，也与运行管理、运行条件及施工工艺水平等方面有着密不可分的关系，变压器短路事故对电网系统的运行危害极大，为避免事故的发生，应从多方而采取有效的控制措施，以保证变压器及电网系统的安全稳定运行。