浅谈电力系统中变压器抗短路能力提高的方法

张华

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，也关系到整个系统的安全程度。电力变压器的可靠性由其健康状况决定，不仅取决于设计制造、结构材料，也与检修维护密切相关。本文就电力系统中变压器抗短路能力的提高的问题进行了探讨。

一、电力变压器概述

电子电力变压器主要是采用电力电子技术实现的，其实现过程所示。其基本原理为在原方将工频信号通过电力电子电路转化为高频信号，即升频，然后通过中间高频隔离变压器耦合到副方，再还原成工频信号，即降频。通过采用适当的控制方案来控制电力电子装置的工作，从而将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电压、波形的电能。由于中间隔离变压器的体积取决于铁芯材质的饱和磁通密度以及铁芯和绕组的最大允许温升，而饱和磁通密度与工作频率成反比，这样提高其工作频率就可提高铁芯的利用率，从而减小变压器的体积并提高其整体效率。

二、提高电力变压器抗短路能力的措施

1.规范设计，重视线圈制造的轴向压紧工艺

制造厂家在设计时，除要考虑变压器降低损耗，提高绝缘水平外，还要考虑到提高变压器的机械强度和抗短路故障能力。在制造工艺方面，由于很多变压器都采用了绝缘压板，且高低压线圈共用一个压板，这种结构要求要有很高的制造工艺水平，应对垫块进行密化处理，在线圈加工好后还要对单个线圈进行恒压干燥，并测量出线圈压缩后的高度；同一压板的各个线圈经过上述工艺处理后，再调整到同一高度，并在总装时用油压装置对线圈施加规定的压力，最终达到设计和工艺要求的高度。在总装配中，除了要注意高压线圈的压紧情况外，还要特别注意低压线圈压紧情况的控制。由于径向力的作用，往往使内线圈向铁心方向挤压，故应加强内线圈与铁心柱间的支撑，可通过增加撑条数目并采取厚一些的纸筒作线圈骨架等措施来提高线圈的径向动稳定性能。

2.对变压器进行短路试验

以防患于未然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。

3. 使用可靠的继电保护与自动重合闸系统

系统中的短路事故是人们竭力避免而又不能绝对避免的事故，特别是10KV线路因误操作、小动物进入、外力以及用户责任等原因导致短路事故的可能性极大。因此对于已投入运行的变压器，首先应配备可靠的供保护系统使用的直流电 源，并保证保护动作的正确性。结合目前运行中变压器杭外部短路强度较差的情况，对于系统短路跳闸后的自动重合或强行投运，应看到其不利的因素，否则有时会加剧变压器的损坏程度，甚至失去重新修复的可能。目前已有些运行部门根 据短路故障是否能瞬时自动消除的概率，对近区架空线（如2km以内）或电缆线路取消使用重合间，或者适当延长合间间隔时间以减少因重合闸不成而带来的危害，并且应尽量对短路跳闸的变压器进行试验检查。在运行中应对遭受短路电流冲击的变压器进行记录，并计算短路电流的倍数。

4. 积极开展变压器绕组的变形测试诊断

通常变压器在遭受短路故障电流冲击后，绕组将发生局部变形，即使没有立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患。首先，绝缘距离将发生改变，固体绝缘 受到损伤，导致局部放电发生。当遇到雷电过电压作用时便有可能发生匝间、饼间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行電压下，因局部放电的长期作用 也可能引发绝缘击穿事故。其次，绕组机械性能下降，当再次遭受短路事故时，将承受不住巨大的电动力作用而发生损坏事故。

由于变压器绕组变形测试仪价格昂贵，且对人员的素质要求高，在生产运行中不易普遍开展。因此，在实际工作中，依据变压器绕组电容变化量来判断绕组是否变形的方法，可以作为频率响应法的有益补充。

5. 加强现场施工和运行维护中的检查，使用可靠的短路保护系统

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，降低出口和近区短路故障的几率。为尽量避免系统的短路故障，对于己投运的变压器，首先配备可靠的供保护系统使用的直流系统，以保证保护动作的正确性；其次，应尽量对因短路跳闸的变压器进行试验检查，可用频率响应法测试技术测量变压器受到短路跳闸冲击后的状况，根据测试结果有目的地进行吊罩检查，这样就可有效地避免重大事故的发生。

变压器能否承受各种短路电流主要取决于变压器结构设计和制造工艺，且与运行管理、运行条件及施工工艺水平等方面有很大的关系，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，应从多方面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。

三、增强变压器抗短路能力，建议采取以下几点措施

1.改良变压器的机械力计算与产品结构设计。变压器的物理结构决定着它的使用性能，因此需要通过对变压器机械力的计算以及产品结构的设计进行优化改良，使其内部线的机械力分配更加符合实际要求，提升其抗短路能力。2.采用单独调压线圈的结构，有利于安匝平衡，提高抗短路能力。 3.线圈垫块采用HPB材质纸板制造，预密化处理，根据压密情况加减垫块，保证线圈轴向高度符合设计要求。4.所有线圈采用内外撑条的结构并用热缩带绑扎加固。5.只要不是最外一个线圈的其他线圈均称为内线圈（最外一个线圈是调压线圈的除外），凡内线圈及调压线圈均尽可能绕在厚度为5 mm的硬纸筒上，以加强线圈的内部支撑。6.所有线圈采用半硬铜导线绕制。7.螺旋式线圈的端部及所有线圈的出头均采用收缩带绑扎牢固。8.所有线圈端圈为实心纸圈，有利于力的传递，增强线圈端部稳定度。9.线圈采用恒压干燥。10.器身出炉后用油压机压紧线圈，上紧压钉。11.套装完后整体压紧线圈。12.相间位置线圈与铁轭间的空隙用斜板打入填实，保证三相线圈相间位置充分压紧，防止短路时变形。13.加强变压器铁心夹件结构的机械强度。14.尽量减小变压器分接数是加强动稳定能力的一个措施。运行经验证明绝大多数变压器线圈损坏都发生在调压线圈上。特别是主线圈和调压线圈在同一心柱上时更容易损坏。15.在铁心的梯角处尤其是小级侧适当放置撑条，提高铁心圆整度，以更好地支撑线圈。

以上措施，从设计及工艺上大大加强了线圈稳定性，从而提高了变压器的短路冲击能力。

参考文献：

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