电力系统中变压器抗短路能力提高的措施分析

电力系统中变压器抗短路能力提高的措施分析

张荣华

张荣华

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉831100

摘要：短路故障是在电力系统变压器运行过程中是很常见的。其会导致电力系统中的部分电力设备无法正常运行。应从变压器的设计工作、短路试验工作出发，加强变压器现场施工管理及后期运行维护的力度，保证电力系统稳定运行。

关键词：电力系统；变压器；抗短路；能力提高；措施分析

引言

为了加强对于变压器类产品的中标供应商的质量管控，促进变压器产品的质量提升，国家电网公司近年来多次组织对于变压器类产品的专项抽检工作，监督并提高待入网变压器的产品质量，以保障电网的安全稳定运行。通过近年来大量的抽检变压器的检验工作，发现其短路承受能力试验的通过率远低于其他试验项目，变压器的抗突发短路水平已成为检验其质量好坏的关键因素。

1.电力变压器简述

电力变压器依托电力电子技术发挥作用，可完成工频信号和高频信号间的转换，实现升频和降频的目的，工作人员需根据实际情况，从铁芯材质磁通密度、铁芯绕组温度允许范围对中间隔离变压器体积产生的影响出发，选用对应的方案来控制变压器频率、电压及波形等，以保证其运行效果。

2.突发短路故障

变压器接入电源后，在绕组及其周围空间产生漏磁，不仅有轴向漏磁，而且有径向漏磁场分布。在这个漏磁场中，配电变压器的高压和低压绕组将受到相应的感应力作用，即产生绕组的电动力。当变压器额定运行时，绕组短路电动力在合理的数值区间内；当变压器发生突发短路故障时，绕组内产生的瞬时最大短路电流将达到额定运行时的数十倍，过电流将产生巨大的短路电动力。这些电动力作用于变压器绕组，并传递到其他结构部件上，极易使绕组发生形变，甚至崩坏。同时，巨大的短路电流将对导线产生热效应，使得绕组中导线急剧升温发热，损伤绝缘，破坏绝缘电气性能，影响变压器的正常使用寿命。配电变压器的绕组所能承受的短路电动力是有一定的限度的，短路电动力与短路故障下的短路电流大小密切相关。当绕组处于突发短路故障状态时，绕组的电磁力远大于正常运行状态下的电磁力，极易损坏变压器。在变压器的电磁计算及机械结构设计时，必须保证变压器具备足够的抗短路强度来应对突发短路故障。因此，非常有必要针对配电变压器抗突发短路能力加以分析研究。

3.提高电力系统中变压器抗短路能力的措施分析

电力变压器出现短路的原因主要包括雷击、继电保护拒动、误动及维护工作不到位等，在发生短路问题后电路运行电流会立即增大，使变压器会受到不同程度的损伤，笔者总结以往短路原因、借鉴相关资料提出以下提高措施。

3.1做好变压器设计工作

相关资料显示因变压器自身故障出现短路问题的比例约占10%左右，因后期维护不到位出现短路问题的比例在10%左右，由此可见设计工作的重要性。在实际设计过程中，应对变压器耗能降低、机械性能提升、抗绝缘能力及抗短路能力等进行充分考虑，在生产工艺上设备应用绝缘压板材料，且使高压线圈和低压线圈同时使用，使用此方法虽然会增加设计的难度。为了更好地满足质量要求，工作人员需做好垫块密化处理工作，对加工完成的线圈进行恒压干燥，与此同时需对压缩处理后线圈高度进行准确测量，确保所有线圈均处于同一高度；此外，在总装时需根据实际情况使用油压装置对线圈施加适当的压力，在径向力作用下内线圈会向铁芯方向挤压，为解决此问题可在内线圈和铁芯柱之间增设适量撑条，从而提升线圈的径向稳定性，确保其符合设计要求。

3.2做好变压器短路试验工作

变压器整体结构、生产工艺是否合理对其运行可靠性会产生巨大的影响，为了更好地掌握其各方面性能，在使用前及使用过程中电力企业需派专业人员对变压器展开短路试验，通过试验确认其是否存在问题，在发现问题后及时反馈给生产商，督促其可在短时间内采取相应的措施进行处理，降低变压器出现短路故障的可能性及影响。

3.3合理应用继电保护系统及自动合闸系统

在电网系统中短路问题无法得到彻底消除，尤其是在10kV线路中更为明显，由于操作错误、外来物体进入或工作人员专业水平不均等原因都有可能导致线路出现短路故障。电力企业为了降低短路故障发生的几率，应根据实际情况和要求为主要依据配备相应的直流电源，确保操作不出现错误。针对变压器抗短路能力较低及短路跳闸后自动重合的问题，工作人员应对以上情况产生的原因进行全面分析，比如取消近区架空线和电缆线路中重合闸，并根据实际情况对合闸间隔时间进行延长，降到其对设备产生的影响。

3.4重视变压器绕组变形的测试工作

一般情况下，短路故障电流冲击变压器后其绕组会发生变形的现象，即使当时未发生任何问题，也会留有一定的隐患，主要包括以下两方面：一方面，变压器绝缘距离会有所改变，固体绝缘性会受到不同程度的损伤，导致发生局部放电的情况；另一方面，在雷击过电压影响下出现匝间和饼间增加击穿的可能性，导致发生突发性的绝缘故障。因此，变压器绕组变形测试工作的重要性不言而喻，电力企业应安排专业人员定时展开此项工作，通过测试对变压器有无故障问题或者安全隐患进行判断，降低变压器发生故障的概率。传递函数零点、极点分布与二端口网络内部的元件和连接方法存在一定的联系相关研究证实当变压器绕组介于10kHz—1MHz时谐振点较多，在频率不超过10kHz时绕组电感作用较强，谐振点较少，分布电容变化敏感性相对较差；在频率大于1MHz时绕组电感会被分布在电容所旁路，谐振点同样会有所减少，电容变化不敏感，在频率增大的情况下测试回路杂散电容会影响整体测试结果。变压器绕组变形测试设备价格较高，对操作人员的专业水平有着较高的要求，为了保证绕组变形测试工作的顺利进行，工作人员可将变压器绕组电容变化量作为依据对其是否发生变形的情况进行判断，用其对频率响应法进行补充，在频率响应法不满足有关条件时可使用横向对比积累和纵向对比积累的方法对电容量进行测试，以此对变压器绕组的实际运行情况进行了解，降低其发生的故障问题可能性，为保障电力系统运行安全性、稳定性奠定基石。

3.5加强变压器现场施工管理及后期维护的力度

在变压器安装前，工作人员需对其质量和各个方面性能是否达标进行仔细检查，如果在有质量问题需及时与生产商联系，及时进行处理，如果问题较为严重则要求其更换全新的变压器，禁止安装有问题的变压器；严格按照生产商提供的说明书及要求展开安装工作，保证其后期安全、稳定运行。变压器运行过程中易受到自身及外界因素的影响，电力企业需根据所在区域电能的需求量及有关规定制定科学、合理的维护计划，通过检修维护工作对变压器实际运行状态进行了解和掌握，对出现的问题需在现场展开排查，共同制定最佳的处理方案，保证出现的问题能在最短的时间内得到解决。

4.结束语

随着配电变压器市场的规范化发展，产品质量已成为进入这个市场的“敲门砖”，产品质量的高低取决于设计水平和制造工艺的不断完善发展。目前，配电变压器在设计、工艺、结构方面仍存在不足，为提高配电变压器抗短路能力，需要在今后的生产实践中进一步探究和完善。

参考文献

[1]路长柏.电力变压器理论与计算[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.

[2]尹克宁.变压器设计原理[M].北京：中国电力出版社，2003.