解析电力变压器短路故障原因

解析电力变压器短路故障原因

王可

国网黑龙江省电力有限公司检修公司

摘要：近年来,随着我国经济水平的不断提高,各行各业均得到了快速发展,与此同时,人们对供电的可靠性也提出了更高的要求。电力变压器作为整个电网中较为重要的设备之一,其运行的正常与否直接影响整个电网的安全可靠运行。但在变压器的运行过程中,经常会发生短路故障,这在一定程度上影响了系统的运行。因此，通过对电力变压器的了解，以及电力变压器短路故障的危害，对造成短路的原因进行认真分析。

关键词：电力；变压器；短路故障；原因

引言：电力变压器是电力系统中提供能源消耗的基础部分，也是保证电力安全运行的重要感应装置，其组成结构是由初级线圈、次级线圈和铁芯而组成，利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，经过长期的技术改造，整个供电工作可靠程度和稳定性不断提升，但其中仍埋下各种突出的隐患，一些变压器装置由于自身抗短路冲击能力不足，容易滋生短路现象，为了有效判断故障的原因以及位置，必须要加大对变压器故障以及诊断技术的研究，从而采用对应的技术有效的解决变压器故障诊断的效率。

电力变压器

（一）电力变压器简介

电力变压器是一种相对于静止的电气设备，通常用其来控制交流电压的大小以及频率，将相同的高电压转换成几种数值不同的低电压。其原理应用的主要是物理学当中的电路知识，与电路的串联变并联相类似。在电流经过电力变压器之后，就会在其内部发成磁通变化，通过感应电动势的高低与不同组别的绕组匝数来判断电压与匝数之间的关系。根据期间存在的正比关系，推算出其工作时的额定功率，从而规定出电力变压器在正常工作条件下的额定电流。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。与此同时，电力变压器的质量也是应用过程中需要考虑的重要因素之一，虽然市场上流淌着多种变压器，但是在选择上，还需要以多方面数据作为参数，进行对比。

（二）电力变压器的作用

电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。总之，升压与降压都必须由变压器来完成。在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压，减少了送电损失。

（三）电力变压器短路故障

电力变压器短路故障指的是电路或者电路中的一部分被短接，短路会减短电流的流经途径，减少电流在该过程的消耗。因此，在电力变压器出现短路情况后，提供的电流就比通路情况下的电流大得多，电流加大，设备无法承载，就会出现烧坏电源的情况，从而造成变压器的短路故障，影响变压器的正常使用。

二、电力变压器短路的危害

（一）冲击电流的影响

变压器突然短路会产生很大的短路电流，持续时间虽然短，但在变压器主回路还未切断之前，这种隐患就可能已经形成，形成之后可能带来的问题就是变压器内部受损，绝缘程度下降等。

（二）电动力的影响

短路时，过电流会产生很大的电动力，影响稳定，严重时，对变压器的绕组会产生一定程度的影响，比如：绕组变形，破坏绕组的绝缘强度，其他组件也会受到损坏，严重时，可能造成电力变压器燃烧等电力安全事故。

三、电力变压器短路故障的产生原因

（一）建立模型理想

当前，在计算程序当中，对于一些数据的收集以及计算都过于理想化，与实际情况存在出入。比如：变压器周围的磁场分布，线匝的直径以及电磁场受到的机械力与垫块之间的弹性因数，都是对于理想状态下进行计算的，根据得出的数据进行编制建模。但是在时间的应用过程中，变压器的磁场会受到影响，致使磁场分布不均匀，导致导线的传递方向发生改变，产生扭矩。弹性因数的不准确也导致最后的计算结果与实际出现偏差，造成线路内部出现变形，从而致使其发生短路故障。

（二）导线的质量差

普通的导线，抗机械强度能力差，在变压器正常工作时，承受短路机械力时容易出现变形、散落以及露铜的现象。运用普通的换位导线时，因为本身的电流大，换位时容易出现爬坡现象，致使电流的传递方向出现问题，同时，处在绕组的线饼因为共振与磁场的共同作用会产生比较大的扭矩，导致线饼变形。在电流超过一定承受范围时，普通的导线无法承载，就会露铜，最后导致变压器出现故障。

（三）受温度的影响

在进行抗短路能力计算时，往往会忽略对温度对电磁线的影响，按照常温条件对其进行计算，但是计算的数据却不能代表正常工作的实际情况。因为温度环境时不可控制的因素之一，所以在进行计算与设计的时候，要取一个差异性比较大的范围。在考虑额定功率的同时，将最高温度与最低温度作为两个临界点，计算出一个浮动较大的范围。但是当前的计算数据时在长文条件下进行的，如果出现低温环境，倒不是不会出现短路现象，但是会影响变压器的正常工作效率。反之，温度变高，出现的问题就比较严重了，温度升高，变压器内部的导体电阻会变小，电流会变大，电路导线承载不住，就会出现短路故障。

（四）换位处理不当

换位处理不仅包括换位导线的材质的选取，还包括绕组的方式与换位过程。从电力变压器发成短路的实际情况来看，大多是由该原因引起的故障都是因为导线的换位处的损坏。当然换位的设计是主要因素，但是导线的替换过程与技术方式也存在一定的问题。除此之外，绕组的松紧以及薄厚也是不可忽略的问题。

（五）采用软导线

采用软导线与采用普通的换位导线不是一个概念，许多人认为都是导线问题，时常将它们混为一谈。软导线虽说不是致使电力变压器直接原因，但是导线质软会降低变压器的抗短路能力，从而增大出现短路故障的可能。采用软导线主要是因为，技术人员在进行设计对此认识不足，考虑的因素不够全面。其次，在制造商方面为了方便生产等其它原因，不愿使用半硬导线，忽略电力变压器在此方面的需求。再者，硬导线在进行安装应用的时候，难度比软导线大，所以对于电力变压器的生产方来讲也更倾向于软导线。

（六）套装间隙过大

套装的间隙过大，会致使作用在电磁线上的支撑能力不够，导线出现坍塌或者是并联之间的线路搭在一起，致使电流没有按照规定的流经路线传递，改变了方向，出现了电力变压器的短路现象，增加了出现故障的概率。

（七）作用在各绕组或各档预紧力不均匀

预紧力不均匀，在电力变压器进行工作时，电流流经导线，流经的过程会导致电路的承受能力不同，在超过最大承受能力后，电流就会发生短路，如果短路冲击过大，线饼就会跳动，周围的电磁线会随之发生变化，从而发生变形。

四、结语

综上所述，当前电力变压器出现故障最大的因素就是因为其内部电阻发生了短路现象。要想提高电路变压器的质量，必须要对其内部构造进行研究，分析其出现短路故障的原因。以上为从我个人角度出发，提出的一些原因分析因素，希望能为今后对电力变压器短路故障的研究提供参考，促进其质量的提升。

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